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2016 年度 実施状況報告書

触媒的フッ素脱離による含フッ素化合物の系統的合成

研究課題

研究課題/領域番号 16K20939
研究機関筑波大学

研究代表者

藤田 健志  筑波大学, 数理物質系, 助教 (60603066)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード有機合成化学 / フッ素 / 有機金属化学 / 触媒
研究実績の概要

β-およびα-フッ素脱離は、不活性な炭素-フッ素結合でも穏和な反応条件下で切断できるため、これらの化学変換に有望な素反応過程である。しかしながら、このようなフッ素脱離を経る反応では不活性な金属-フッ素結合が生成し、金属を触媒活性種へ戻すことが困難であった。2016年度は、求電子的活性化や酸化的環化といった有機金属化学の素反応過程を応用し、β-フッ素脱離を活用できる触媒的炭素-フッ素結合活性化反応を設計・検討してきた。
まず、銀錯体存在下でのスルホンアミドスチレンの5-endo-trig環化による2-フルオロインドール合成に成功した。この反応では、カチオン性の銀錯体によって電子不足なジフルオロアルケンの求電子的活性化が起こり、通常進行し難い5-endo-trig環化がβ-フッ素脱離を伴って進行した。N,O-ビス(トリメチルシリル)アセトアミドを添加することによって、触媒化を実現した。
次に、ニッケル触媒によるジフルオロスチレンとヒドリド供与体によるアルキンのヒドロアルケニル化を達成した。ジフルオロスチレンとアルキンの酸化的環化によって生じたメタラサイクルからβ-フッ素脱離が進行し、2-フルオロ-1,3-ジエンが得られた。ニッケルフルオリド中間体とヒドリド供与体のボラートによる金属交換が起こるため、触媒が再生された。
さらに、2,2'-ジセリオビアリールと2-(トリフルオロメチル)-1-アルケンのドミノ炭素-フッ素結合活性化反応により、フルオロシクロヘプタトリエン誘導体を合成に成功した。この反応では、2回の連続するβ-フッ素脱離によって、炭素環の高効率構築が可能であった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2016年度はβ-フッ素脱離を経由する反応を見出し、これに関係する論文を2報出版することができた。いずれの反応からも、付加価値の高い含フッ素化合物を合成できる。まず、銀触媒を用いてβ-フッ素脱離を伴うフルオロインドール合成では、銀を用いるβ-フッ素脱離に初めて成功し、通常起こり難いとされる5-endo-trig環化を達成した。また、ニッケル触媒によるジフルオロアルケン、アルキン、およびヒドリドのカップリングでは、炭素-フッ素結合活性化を経るヒドロアルケニル化に初めて成功した。さらに、2,2'-ジセリオビアリールと2-(トリフルオロメチル)-1-アルケンのドミノ炭素-フッ素結合活性化反応では、安価なセリウムを用いることで従来法では得難い炭素7員環を効率的に構築することができた。

今後の研究の推進方策

引き続きβ-フッ素脱離を経由する反応の開発を検討しながら、α-フッ素脱離を活用できる遷移金属触媒の反応を設計・検討したい。また、より困難とされる二本以上の炭素-フッ素結合の活性化や遠隔位の炭素-フッ素結合活性化も検討する。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Facile Synthesis of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: Bronsted Acid Catalyzed Dehydrative Cycloaromatization of Carbonyl Compounds in 1,1,1,3,3,3-Hexafluoropropan-2-ol2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fujita, Ikko Takahashi, Masaki Hayashi, Jingchen Wang, Kohei Fuchibe, Junji Ichikawa
    • 雑誌名

      European Journal of Organic Chemistry

      巻: - ページ: 262-265

    • DOI

      10.1002/ejoc.201601406

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Domino C-F Bond Activation of the CF3 Group: Synthesis of Fluorinated Dibenzo[a,c][7]annulenes from 2-(Trifluoromethyl)-1-alkenes and 2,2′-Diceriobiaryls2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fujita, Marina Takazawa, Kazuki Sugiyama, Naoto Suzuki, Junji Ichikawa
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 19 ページ: 588-591

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.6b03743

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cell-quintupling: Structural phase transition in a molecular crystal, bis(trans-4-butylcyclohexyl)methanol2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Saito, Takaaki Ikeda, Yasuhisa Yamamura, Hideki Saitoh, Mafumi Hishida, Yutaro Kobayashi, Takeshi Fujita, Junji Ichikawa
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 146 ページ: 074503

    • DOI

      10.1063/1.4976318

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bronsted Acid-catalyzed Tandem Cycloaromatization of Naphthalene-based Bisacetals: Selective Synthesis of ortho-Fused Six-hexagon Benzenoids2017

    • 著者名/発表者名
      Ikko Takahashi, Masaki Hayashi, Takeshi Fujita, Junji Ichikawa
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 ページ: 392-394

    • DOI

      10.1246/cl.161122

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthetic Methods for Ring-Fluorinated Pyrrole Derivatives2017

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fujita, Junji Ichikawa
    • 雑誌名

      Heterocycles

      巻: 95 ページ: 694-714

    • DOI

      10.3987/REV-16-SR(S)6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Silver-catalyzed Vinylic C-F Bond Activation: Synthesis of 2-Fluoroindoles from β,β-Difluoro-o-sulfonamidostyrenes2016

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fujita, Yota Watabe, Shigeyuki Yamashita, Hiroyuki Tanabe, Tomoya Nojima, Junji Ichikawa
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 45 ページ: 964-966

    • DOI

      10.1246/cl.160427

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Aluminium-mediated aromatic C-F bond activation: regioswitchable construction of benzene-fused triphenylene frameworks2016

    • 著者名/発表者名
      Naoto Suzuki, Takeshi Fujita, Konstantin Yu. Amsharov, Junji Ichikawa
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 52 ページ: 12948-12951

    • DOI

      10.1039/c6cc07199f

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 環状共役トリエノンとボランによるトロピリウムの合成とその発光特性2017

    • 著者名/発表者名
      戸村文弥、藤田健志、市川淳士
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学、神奈川県横浜市
    • 年月日
      2017-03-18
  • [学会発表] ブレンステッド酸触媒による不活性アルキンの分子内ヒドロアリール化:フェナセン類の高効率合成2017

    • 著者名/発表者名
      高橋一光、藤田健志、市川淳士
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学、神奈川県横浜市
    • 年月日
      2017-03-17
  • [学会発表] 酸によるヘテロ芳香族炭素-フッ素結合活性化:縮合ヘテロ環化合物の合成2017

    • 著者名/発表者名
      福田拓也、鈴木直人、藤田健志、市川淳士
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学、神奈川県横浜市
    • 年月日
      2017-03-17
  • [学会発表] ジフルオロホモアリル化合物の求核的5-endo-trig環化:フッ素置換ジヒドロヘテロールの合成2017

    • 著者名/発表者名
      藤田健志、森岡龍太郎、在田知央、市川淳士
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学、神奈川県横浜市
    • 年月日
      2017-03-16
  • [学会発表] ブレンステッド酸触媒によるカチオン環化反応を用 いたタンデム型芳香環増環法2016

    • 著者名/発表者名
      林雅樹、高橋一光、藤田健志、市川淳士
    • 学会等名
      第6回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      タワーホール船堀、東京都江戸川区
    • 年月日
      2016-11-16
  • [学会発表] Silver-Catalyzed Vinylic C-F Bond Activation: Synthesis of 2-Fluoroindoles from β,β-Difluoro-o-Sulfonamidostyrenes2016

    • 著者名/発表者名
      渡部陽太、山下茂之、野島智也、藤田健志、市川淳士
    • 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
  • [学会発表] Nickel-Catalyzed Hydroalkenylation of Alkynes via C-F Bond Activation: 2-Fluoro-1,3-diene Synthesis2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei Kanazawa, Yota Watabe, Takeshi Fujita, Junji Ichikawa
    • 学会等名
      20th International Symposium on Homogeneous Catalysis
    • 発表場所
      京都テルサ、京都府京都市
    • 年月日
      2016-07-14
    • 国際学会
  • [学会発表] 2-Fluoroindole Synthesis via Silver-Catalyzed 5-endo-trig Cyclization of β,β-Difluorostyrenes2016

    • 著者名/発表者名
      Yota Watabe, Shigeyuki Yamashita, Tomoya Nojima, Takeshi Fujita, Junji Ichikawa
    • 学会等名
      The 12th International Symposium on Organic Reactions
    • 発表場所
      京都テルサ、京都府京都市
    • 年月日
      2016-04-23
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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