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Hybrid Metal Catalysis for C-H Functionalization of Simple Arenes

公募研究

研究領域分子合成オンデマンドを実現するハイブリッド触媒系の創製
研究課題/領域番号 20H04830
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

イリエシュ ラウレアン  国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, チームリーダー (40569951)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワードorganic synthesis / 合成化学 / 有機合成 / 炭素水素結合活性化
研究開始時の研究の概要

Transition-metal-catalyzed C-H bond activation is of much interest, but simple arenes are difficult substrates. I plan a hybrid strategy for the C-H functionalization of simple arenes: catalytic activation of an arene substrate by pi-coordination, which decrease the electron density and enables smooth and selective transition-metal-catalyzed functionalization.

研究実績の概要

The purpose of this research is the development of a hybrid strategy for C-H functionalization of simple arenes: activation of an arene substrate by catalytic pi-coordination to a metal such as Cr, causing a strong decrease in electron density on the arene, and thus increasing the reactivity towards nucleophilic attack of a reagent or electron-rich metal catalyst.
During FY2021, we found that this strategy can be used for the borylation of simple arenes such as toluene, xylene, etc. with bis(pinacolato)diboron in the presence of a base, without the requirement of a transition metal catalyst. The arene is activated by transient ligand exchange with a chromium naphthalene complex, and the reaction does not proceed at all without this activation. While the ligand exchange proceeded smoothly, at the moment the reaction is not catalytic with regard to the chromium complex. Mechanistic studies through experiment and calculation revealed that the reaction proceeds through nucleophilic attack of a borate species.
We also found that a similar strategy can be used for the activation of aryl chlorides, resulting in reaction with an arene such as benzene through a radical mechanism. Thus, a aryl chloride coordinated to chromium carbonyl reacted with a solvent amount of arene in the presence of an alcoxide and a bipyridine ligand to produce the biaryl coupling product.

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 7件、 招待講演 8件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Indian Institute of Technology Guwahati(インド)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Indian Institute of Research, Bhopal(インド)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Birch Reduction of Arenes Using Sodium Dispersion and DMI under Mild Conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Asako Sobi、Takahashi Ikko、Kurogi Takashi、Murakami Yoshiaki、Ilies Laurean、Takai Kazuhiko
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 51 号: 1 ページ: 38-40

    • DOI

      10.1246/cl.210546

    • NAID

      130008137567

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Remote steric control for undirected meta-selective C-H activation of arenes2022

    • 著者名/発表者名
      Ramadoss Boobalan、Jin Yushu、Asako Sobi、Ilies Laurean
    • 雑誌名

      Science

      巻: 375 号: 6581 ページ: 658-663

    • DOI

      10.1126/science.abm7599

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Halogen-sodium exchange enables efficient access to organosodium compounds2021

    • 著者名/発表者名
      Asako Sobi、Takahashi Ikko、Nakajima Hirotaka、Ilies Laurean、Takai Kazuhiko
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: 4 号: 1 ページ: 76-76

    • DOI

      10.1038/s42004-021-00513-2

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ligand-Enabled, Iridium-Catalyzed ortho-Borylation of Fluoroarenes2021

    • 著者名/発表者名
      Olena Kuleshova, Sobi Asako, Laurean Ilies
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 11 号: 10 ページ: 5968-5973

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c01206

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Iron-catalysed regioselective thienyl C-H/C-H coupling2021

    • 著者名/発表者名
      Doba Takahiro、Ilies Laurean、Sato Wataru、Shang Rui、Nakamura Eiichi
    • 雑誌名

      Nature Catalysis

      巻: 4 号: 7 ページ: 631-638

    • DOI

      10.1038/s41929-021-00653-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent Advances in the Use of Sodium Dispersion for Organic Synthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Asako Sobi、Ilies Laurean、De Pinaki Bhusan
    • 雑誌名

      Synthesis

      巻: 53 号: 18 ページ: 3180-3192

    • DOI

      10.1055/a-1478-7061

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] C-H Activation Catalyzed by Earth-Abundant Metals2021

    • 著者名/発表者名
      Ilies Laurean
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 94 号: 2 ページ: 404-417

    • DOI

      10.1246/bcsj.20200349

    • NAID

      130007995387

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chromium(III)-Catalyzed C(sp2)-H Alkynylation, Allylation, and Naphthalenation of Secondary Amides with Trimethylaluminum as Base2020

    • 著者名/発表者名
      Chen Mengqing, Doba Takahiro, Sato Takenari, Razumkov Hlib, Ilies Laurean, Shang Rui, Nakamura Eiichi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 142 号: 10 ページ: 4883-4891

    • DOI

      10.1021/jacs.0c00127

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Olefin Synthesis by Deoxygenative Coupling of Carbonyl Compounds: From Stoichiometric to Catalytic2020

    • 著者名/発表者名
      Asako Sobi、Ilies Laurean
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 号: 11 ページ: 1386-1393

    • DOI

      10.1246/cl.200540

    • NAID

      130007936944

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Earth‐Abundant Metals in Catalysis2020

    • 著者名/発表者名
      Ilies Laurean, Thomas Stephen P., Tonks Ian A.
    • 雑誌名

      Asian Journal of Organic Chemistry

      巻: 9 号: 3 ページ: 324-325

    • DOI

      10.1002/ajoc.202000111

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] SpiroBipyridine: A Turbo Ligand for Iridium-Catalyzed C-H Borylation of Arenes2022

    • 著者名/発表者名
      Jin Yushu, Ramadoss Boobalan, Asako Sobi, Ilies Laurean
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] リチウム代替としての金属ナトリウム分散体を用いるサステイナブル有機合成2022

    • 著者名/発表者名
      浅子壮美、高橋一光,中島啓貴,坪内源,片山裕美子,村上吉明,イリエシュ ラウレアン,髙井和彦
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] pi配位によって活性化した塩化アリールのラジカルカップリング反応2022

    • 著者名/発表者名
      長田 真弥,武藤 雄一郎,遠藤 恆平,イリエシュ ラウレアン
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 触媒反応を目指したクロム錯体のアレーン交換を利用する単純アレーンのホウ素化2022

    • 著者名/発表者名
      武藤 雄一郎, 浅子 壮美, イリエシュ ラウレアン
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] リチウム代替としての金属ナトリウム分散体を活用する有機合成2021

    • 著者名/発表者名
      浅子壮美,高橋一光,村上吉明,イリエシュ ラウレアン,高井和彦
    • 学会等名
      日本プロセス化学会2021サマーシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Iron-Catalyzed Regioselective Thienyl C-H/C-H Coupling2021

    • 著者名/発表者名
      Doba Takahiro, Ilies Laurean, Sato Wataru, Shang Rui, Nakamura Eiichi
    • 学会等名
      第67回有機金属化学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] pi配位を利用する単純アレーンのホウ素化2021

    • 著者名/発表者名
      Mutoh Yuichiro, Asako Sobi, Ilies Laurean
    • 学会等名
      第67回有機金属化学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 鉄触媒を用いたアレーンのC-H活性化2021

    • 著者名/発表者名
      Ilies Laurean
    • 学会等名
      新学術領域研究「精密制御反応場」終了後公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 鉄触媒を用いた位置選択的チエニル C-H/C-H カップリング反応2021

    • 著者名/発表者名
      道場貴大, Ilies Laurean, 佐藤済, Shang Rui, 中村栄一
    • 学会等名
      第 31 回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] リチウム代替としての金属ナトリウム分散体を活用する有機合成2021

    • 著者名/発表者名
      浅子 壮美,高橋 一光,村上 吉明,イリエシュ ラウレアン,高井 和彦
    • 学会等名
      日本プロセス化学会2021ウインターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] C-H Functionalization Catalyzed by Earth-Abundant Metals2021

    • 著者名/発表者名
      Ilies Laurean
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Iron-Catalyzed C-H Functionalization2021

    • 著者名/発表者名
      Ilies Laurean
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Catalytic Cross-Coupling with Organosodium Compounds2021

    • 著者名/発表者名
      Asako Sobi, Takahashi Ikko, Nakajima Hirotaka, Ilies Laurean, Takai Kazuhiko
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Iron-Catalyzed Thienyl C-H/C-H Coupling2021

    • 著者名/発表者名
      Doba Takahiro, Ilies Laurean, Shang Rui, Nakamura Eiichi
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sterically-Controlled meta Borylation of Arenes2021

    • 著者名/発表者名
      Ramadoss Boobalan, Asako Sobi, Ilies Laurean
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Ligand-Enabled Iridium-Catalyzed ortho Borylation of Fluoroarenes2021

    • 著者名/発表者名
      Kuleshova Olena, Asako Sobi, Ilies Laurean
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Organic Synthesis Using Sodium Dispersion2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Ikko, Nakajima Hirotaka, Ilies Laurean, Murakami Yoshiaki, Sobi Asako, Takai Kazuhiko
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Iron-Catalyzed Regioselective Thienyl C-H/C-H Coupling and Polycondensation2021

    • 著者名/発表者名
      Doba Takahiro, Ilies Laurean, Shang Rui, Nakamura Eiichi
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Half a Life in Japan from a Chemist’s Perspective2020

    • 著者名/発表者名
      Ilies Laurean
    • 学会等名
      10th CSJ Chemistry Festa
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Catalytic C-H Activation with First-Row Transition Metals2020

    • 著者名/発表者名
      Ilies Laurean
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Science and Technology
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] C-H Activation with Earth-Abundant Metals2020

    • 著者名/発表者名
      Ilies Laurean
    • 学会等名
      Chemistry Seminar of Indian Institute of Technology Guwahati
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 21 Years of a European Synthetic Chemist in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Ilies Laurean
    • 学会等名
      International Webinar of Guru Nanak College
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 有機合成のための新触媒反応1012021

    • 著者名/発表者名
      イリエシュ ラウレアン
    • 総ページ数
      224
    • 出版者
      東京化学同人
    • ISBN
      9784807920051
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] Advanced organic synthesis research team HP

    • URL

      http://iliesteam.riken.jp/home.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-12-25  

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