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近年当研究室で報告した高原子価コバルト触媒(Co(III)触媒)は、同族の高原子価ロジウム触媒(Rh(III)触媒)と比較して安価な直接的C-H官能基化の触媒として有望である。しかしながら、既存のCo(III)触媒反応は条件が過酷で基質適用範囲が狭く、またRh(III)触媒と同様の反応から容易に脱却できないという問題があった。そこで、新規Co(III)触媒に基づくCo(III)触媒特有のC-H官能基化反応の開発に着手した。
まず、系中で銀塩を用いて活性種を生む新規Co(III)触媒を考案した。実際新規Co(III)触媒は、適切な銀塩を加えることで既存のCo(III)触媒では不可能であった、ベンズアミドを求核剤とするアルキンのアルケニル化反応を温和な条件で実現した。また新規Co(III)触媒は酸化剤にも耐え、二級ベンズアミドやアニリドに対してoxidative Heck反応が進行することも分かった。
次に、新規Co(III)触媒によるCo(III)触媒特有のC-H官能基化反応の開発として、アリルアルコールを用いたアリル化反応の開発を計画した。これまでのRh(III)触媒による不活性C-Hアリル化反応は、アリルアルコールから事前に合成したアリルカーボネートなど、脱離能の高いアリル化剤が必要だったため、余分な廃棄物と工程数がかかる問題があった。私は新規Co(III)触媒を用いることで、直接アリルアルコールから不活性C-Hアリル化反応が起きると仮定した。即ち、Co(III)触媒はRh(III)触媒と比較して、高い酸素親和性を有しており、β-脱離する際に、β-ヒドロキシ脱離が優先しアリル化が進行すると考えた。検討の結果、基質としてインドールを用いることで、高収率かつC-2位選択的なC-Hアリル化反応を達成した。
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