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水中で機能するリサイクル可能な有機還元剤の設計とその利用

研究課題

研究課題/領域番号 22550102
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 合成化学
研究機関岡山大学

研究代表者

黒星 学  岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 准教授 (30242316)

研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2012年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2011年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2010年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード有機還元剤 / ビオロゲン / 有機電解還元 / パラジウム触媒 / ホモカップリング / ビアリール / 2,2'-ビピリジニウム誘導体 / 2,2’-ビピリジニウム誘導体
研究概要

ビピリジニウム・ピリジニウム塩の骨格を有する化合物を電解還元して有機還元剤を発生し,炭素-炭素結合形成反応に用いることに成功した。ビピリジニウム塩に両親媒基を導入することにより,水中で利用することができることを見つけた。
(1) 両親媒性置換基であるポリエチレングリコ-ル基を導入したビオロゲンを合成し,これを用いて水中でパラジウム触媒を用いるハロゲン化アリールのホモカップリングによるビアリールの合成を検討したところ,良好な収率で対応するビアリールを得ることができた。現在,スルホン酸基・リン酸基・カルボキシル基を含む,より水溶性の高い有機還元剤前駆体が合成できたので,その炭素-炭素結合形成への検討を継続している。
(2) いくつかの4-置換ピリジニウム塩を合成し,有機還元剤前駆体として用いることを検討した。4-位にシアノ基やアルコキシカルボニル基などの電子求引基やフェニル基を有するピリジニウム塩は電解還元によりラジカルとなり,これが有機還元剤として機能した。4-置換ピリジニウム塩に両親媒基を導入し,水中でも利用できるように検討中である。
(3) (1),(2)では有機還元剤前駆体を当量以上用いてあらかじめ還元して用いる方法をとっていたが,有機還元剤の回収率が低いなどの問題があった。これらの有機還元剤前駆体を触媒量用いて,系中で電解還元して再生しながら利用する「メディエータ」型の反応を検討したところ,Pd 触媒を用いる芳香族ハロゲン化物の還元的二量化反応が進行し,相当するビアリール良好な収率で得られた。

報告書

(4件)
  • 2012 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2013 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Amphiphilic Viologen: Electrochemical Generation of Organic Reductant and Pd-Catalyzed Reductive Coupling of Aryl Halides in Water2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kuroboshi, T. Yamamoto, H. Tanaka
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 24 ページ: 197-200

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electro-reductive Homo-coupling Reaction of Aryl Bromides in PdCl2(PPh3)2/Pyridinium Salt Double Mediatory Systems2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka, M. Kuroboshi, R. Kataoka, R. Suzuki
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 81 ページ: 356-358

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Viologen as Catalytic Organic Reductant. Electro-reductive Dimerization of Aryl Bromides in a Pd/Viologen Double Mediatory System2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kuroboshi, T. Shiba, H. Tanaka
    • 雑誌名

      Tetrahedron Letters

      巻: (印刷中)

    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Amphiphilic Viologen: Electrochemical Generation of Organic Reductant and Pd-Catalyzed Reductive Coupling of Aryl Halides in Water.2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kuroboshi, T. Yamamoto, H. Tanaka
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 24 ページ: 197-220

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Viologen as Catalytic Organic Reductant. Electro-reductive Dimerization of Aryl Bromides in a Pd/Viologen Double Mediatory System2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kuroboshi, T. Shiba, H. Tanaka
    • 雑誌名

      Tetrahedron Letters

      巻: 54

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ピリジニウム塩/Pd 錯体ダブルメディエータ系を用いるハロゲン化アリールの電解還元的ホモカップリング反応2013

    • 著者名/発表者名
      片岡隆慶・黒星学・田中秀雄
    • 学会等名
      日本化学会第93 春季年会
    • 発表場所
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] ピリジニウム塩/Pd 錯体ダブルメディエータ系を用いるハロゲン化アリールの電解還元的ホモカップリング反応2013

    • 著者名/発表者名
      片岡隆慶・黒星学・田中秀雄
    • 学会等名
      日本化学会第 93 春季年会
    • 発表場所
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ビオロゲンをメディエーターとした電解還元的C-C結合生成反応:ハロゲン化アリールのホモカップリング反応2012

    • 著者名/発表者名
      芝拓也・近藤貴夫・黒星学・田中秀雄
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶応大学矢上キャンパス
    • 年月日
      2012-03-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ビオロゲンをメディエーターとした電解還元的C-C 結合生成反応:ハロゲン化アリールのホモカップリング反応2012

    • 著者名/発表者名
      芝 拓也, 近藤貴夫, 黒星 学, 田中秀雄
    • 学会等名
      日本化学会第92 春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス・矢上キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] カテコール・フェノール誘導体の硫酸水溶液中での電解酸化2011

    • 著者名/発表者名
      藤原孝志・黒星学・田中秀雄
    • 学会等名
      日本化学会第91春季年会
    • 発表場所
      神奈川大学横浜キャンパス
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 水中で機能する有機還元剤:両親媒性ビオロゲンの電解還元と炭素-炭素結合形成への展開2010

    • 著者名/発表者名
      田邉 豪・山本貴嗣・黒星 学・田中秀雄
    • 学会等名
      日本化学会第90 春季年会
    • 発表場所
      近畿大学本部キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] 4-置換ピリジニウム塩の電解還元による有機還元剤の調製2010

    • 著者名/発表者名
      鈴木亮祐・黒星 学・田中秀雄
    • 学会等名
      日本化学会第90 春季年会
    • 発表場所
      近畿大学本部キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書
  • [学会発表] Amphiphilic Viologen in Water: Electro-Generation of Organic Reductants in Water and Application to Reductive Coupling of Ar-X2010

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto, M. Kuroboshi, H. Tanaka
    • 学会等名
      217th ECS Meeting
    • 発表場所
      Vancouver, Canada #804
    • 関連する報告書
      2012 研究成果報告書

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公開日: 2010-11-30   更新日: 2019-07-29  

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