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鉄触媒による炭素-水素結合活性化を基軸とした触媒的不斉合成

研究課題

研究課題/領域番号 14F04342
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 合成化学
研究機関東京大学

研究代表者

中村 栄一  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00134809)

研究分担者 SHANG RUI  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 外国人特別研究員
SHANG Rui  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2016年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2015年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2014年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード有機合成 / 鉄触媒 / 炭素水素結合活性化反応 / 有機ホウ素化合物 / 有機アルミニウム化合物
研究実績の概要

本研究では,環境調和性に優れた鉄を触媒として用いることで,温和な反応条件下,炭素-水素結合活性化を基軸とした触媒的不斉合成開拓を目的とする.当研究室で有機亜鉛試薬を用いたC(sp2)-HおよびC(sp3)-H結合を直接官能基化する反応を開発してきたが,この反応系では有機亜鉛による鉄触媒の還元を主とする副反応が競合し,反応系中での配位子の脱着が起きるために,エナンチオ選択的な反応に用いることは困難であった.この問題を解決するため, 有機アルミニウム試薬を用いることにより,C-H結合活性化反応を出したが,この反応は,有機鉄活性種を安定化するため8-アミノキノリン配向基を有する基質の変換に限られていた.簡単な基質の活性化反応を目指し,配位子設計に注目した.新たな三座ホスフィン配位子(TP)を設計・合成し,鉄触媒と合わせて用いることにより,有機アルミニウム化合物によりカルボン酸やケトンなどカルボニル化合物の酸化的メチル化反応の開発に成功した.この反応の鍵となっているのは,TP配位子と有機アルミニウム化合物である. TP配位子の代わりに三座窒素配位子,二座ホスフィンや二座窒素配位子,PPh3などを用いると反応が全く進行しなかった.また,有機アルミニウム化合物の代わりに有機亜鉛または有機マグネシウム化合物を用いると,鉄が還元され反応が進行しなかった.この反応はグラムスケールで高収率で進行し,生成物は再結晶により簡単に単離できた.温和な反応条件のため,ボロン酸エステル基を含め様々な官能基が許容された.ベンゾフェノンを基質として用いた場合,4つのメチル基を選択的に導入できた.また,Indoleamine 2,3-dioxygenase阻害剤として注目集めている化合物のメチル化反応が速やかに進行した.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Iron/Zinc-Cocatalyzed Directed Arylation and Alkenylation of C(sp3)-H Bonds with Organoborates2017

    • 著者名/発表者名
      Laurean Ilies, Yuki Itabashi, Rui Shang, Eiichi Nakamura
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 7 号: 1 ページ: 89-92

    • DOI

      10.1021/acscatal.6b02927

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Iron-catalyzed ortho C-H Methylation of Aromatics Bearing a Simple Carbonyl Group with Methylaluminum and Tridentate Phosphine Ligand2016

    • 著者名/発表者名
      R. Shang, L. Ilies, E. Nakamura
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc.

      巻: 138 号: 32 ページ: 10132-10135

    • DOI

      10.1021/jacs.6b06908

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Iron-Catalyzed Directed C(sp2)-H and C(sp3)-H Functionalization with Trimethylaluminum2015

    • 著者名/発表者名
      Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 137 号: 24 ページ: 7660-7663

    • DOI

      10.1021/jacs.5b04818

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Coupling of Aromatic Carbonyl Compounds with Alkynes via Iron-Catalyzed C-H Activation2017

    • 著者名/発表者名
      Toki Go, Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Iron-Catalyzed Carbonyl Directed C-H Functionalization with Trimethylaluminum2016

    • 著者名/発表者名
      Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      第63回有機金属化学討論会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A Tridentate Phosphine Ligand Enabling Iron-Catalyzed Carbonyl Directed C(sp2)-H Functionalization with Trimethylaluminum2016

    • 著者名/発表者名
      Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      The 20th International Symposium on Homogenous Catalysis (ISHC2016)
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-07-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Iron-Catalyzed Directed Alkylation of Carboxamides with Olefins via Carbometalation Pathway2016

    • 著者名/発表者名
      Rui Shang, Yi Zhou, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学(京都府・京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Iron-Catalyzed ortho Alkylation of Carboxamides with Organoalane under Low Catalyst Loading2015

    • 著者名/発表者名
      Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu (USA)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 有機ホウ素試薬を用いた鉄触媒によるC(sp3)-H結合の直接アリール化およびアルケニル化反応2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki Itabashi, Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学(千葉)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Iron-Catalyzed ortho Alkylation of Carboxamides with Organoalane under Low Catalyst Loading2015

    • 著者名/発表者名
      Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学(千葉)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 鉄触媒を用いたsp2炭素-水素結合と有機ホウ素化合物のカップリング反応2014

    • 著者名/発表者名
      Rui Shang, Laurean Ilies, Sobi Asako, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      第4回CSJ化学フェスタ2014
    • 発表場所
      ターワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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