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動的エキシトンを利用する可視光駆動型ラジカル発生法の開発

公募研究

研究領域動的エキシトンの学理構築と機能開拓
研究課題/領域番号 21H05390
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関名古屋大学

研究代表者

南保 正和  名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任准教授 (10705528)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022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)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード動的エキシトン / スルホン / ラジカル / 炭素-スルホニル結合活性化 / 2量化 / 光活性化
研究開始時の研究の概要

有機ラジカル種は有機合成化学上非常に魅力的な反応性化学種でありながら、その効率的な発生にはラジカル前駆体と触媒等の開始剤を適切に組み合わせる必要があり、多彩なラジカル種の自在発生やその時空間的な制御は未だ困難な課題である。そこで本研究では動的エキシトン形成に着目した新規ラジカル種の発生法を開拓する。

研究実績の概要

本研究では動的エキシトン形成を鍵とする有機ラジカル種の新しい発生法を開拓することを目的とする。本年度はラジカル発生を利用した分子変換反応の開発を行なった。ベンジルスルホン誘導体に着目しラジカル種の発生条件を検討した結果、2量化反応が速やかに進行することを見出した。反応はフォトレドックスIr触媒とアミン共存下、青色LED照射することで進行し1,2-ジアリールエタン類が得られた。ラジカル種の発生に有効なスルホニル基上の置換基を検討したところ、3,5-ビストリフルオロメチルアリール基が特に有効であった。興味深いことに、反応溶媒にアセトン/水混合溶媒系を用いることで収率が向上した。アリール基上に様々な置換基を有するベンジルスルホン誘導体が適用可能であり、ベンジル位にメチル基を有する嵩高い基質においても2量化反応が進行することが分かった。さらにスルホンのa位の酸性度が向上する特性を活かすことで、脱プロトン化を経由した重水素やフッ素をベンジル位に導入することが可能であり、これを用いることで連続した炭素上に重水素またはフッ素を有する生成物が得られた。また本反応条件にトリエチルアミン3フッ化水素酸塩を添加すると、2量化反応が抑制され、フッ素化反応が起きることも見出した。この場合、光励起されたIr触媒がラジカル種を酸化するラジカルポーラークロスオーバーによってカチオン種が生じ、続くフッ化物イオンと反応することでフッ素化ベンジルが得られたと考えている。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 5件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] クイーンズ大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] クイーンズ大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] スルホニル基の特性を活かした逐次的分子構築法の開発と応用2022

    • 著者名/発表者名
      Nambo Masakazu、Crudden Cathleen M.
    • 雑誌名

      有機合成化学協会誌

      巻: 80 号: 3 ページ: 222-231

    • DOI

      10.5059/yukigoseikyokaishi.80.222

    • ISSN
      0037-9980, 1883-6526
    • 年月日
      2022-03-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] Desulfonylative Coupling of Alkylsulfones with <i>gem-</i>Difluoroalkenes by Visible-Light Photoredox Catalysis2022

    • 著者名/発表者名
      Nambo Masakazu、Ghosh Koushik、Yim Jacky C.-H.、Tahara Yasuyo、Inai Naoto、Yanai Takeshi、Crudden Cathleen M.
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 12 号: 15 ページ: 9526-9532

    • DOI

      10.1021/acscatal.2c02233

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Photocatalytic Desulfonylative Homocoupling of Benzylic Sulfone Derivatives2022

    • 著者名/発表者名
      Nambo Masakazu、Crudden Cathleen M.、Ohkura Ryusei、Ohtsuka Motoo、Yim Jacky C.-H.
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 34 号: 01 ページ: 81-85

    • DOI

      10.1055/a-1942-5695

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Desulfonylative Transformations of Sulfones by Transition-Metal Catalysis, Photocatalysis, and Organocatalysis2022

    • 著者名/発表者名
      Nambo Masakazu、Maekawa Yuuki、Crudden Cathleen M.
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 12 号: 5 ページ: 3013-3032

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c05608

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of quaternary centres by single electron reduction and alkylation of alkylsulfones2021

    • 著者名/発表者名
      Nambo Masakazu、Tahara Yasuyo、Yim Jacky C.-H.、Yokogawa Daisuke、Crudden Cathleen M.
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 号: 13 ページ: 4866-4871

    • DOI

      10.1039/d1sc00133g

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Transition Metal‐Catalyzed Cross‐Couplings of Benzylic Sulfone Derivatives2021

    • 著者名/発表者名
      Nambo Masakazu、Crudden Cathleen M.
    • 雑誌名

      The Chemical Record

      巻: 21 号: 12 ページ: 3978-3989

    • DOI

      10.1002/tcr.202100210

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] スルホニル基を活かした逐次的分子変換反応の開発2022

    • 著者名/発表者名
      南保 正和
    • 学会等名
      第34回万有札幌シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Quaternary Centres through Single Electron Reduction of Alkylsulfones2022

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Nambo, Koushik Ghosh, Jacky C.-H. Yim, Yasuyo Tahara, Cathleen M. Crudden
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC Kota Kinabalu 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] スルホニル基の特性を活かした新規分子構築法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      南保 正和
    • 学会等名
      第37回有機合成化学セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 可視光フォトレドックス触媒によるアルキルスルホンとgem-ジフルオロアルケンのカップリング反応2021

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Nambo, Koushik Ghosh, Jacky C.-H. Yim, Yasuyo Tahara, Cathleen M. Crudden
    • 学会等名
      第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 研究業績

    • URL

      https://nagoya-uni-cruddengroup.labby.jp/page/publication

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Synlett誌の論文がCover Graphicに選ばれました!

    • URL

      https://nagoya-uni-cruddengroup.labby.jp/news/detail/2788

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-10-22   更新日: 2023-12-25  

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