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2021 年度 実績報告書

分子活性化を基軸とする次世代型触媒反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H06091
研究機関大阪大学

研究代表者

茶谷 直人  大阪大学, 環境安全研究管理センター, 特任教授 (30171953)

研究分担者 森 聖治  茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (50332549)
阿野 勇介  大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (20736813)
研究期間 (年度) 2017-04-25 – 2022-03-31
キーワード結合活性化 / 炭素-水素結合活性化 / 炭素-フッ素結合活性化 / 炭素-シアノ結合活性化 / アミド化 / 還元的脱フッ素化
研究実績の概要

【炭素-水素結合活性化】今まで使われたことのないアシルイミダゾールを配向基とする炭素-水素結合活性化に取り組んだ。イリジウムが触媒として高い活性を有することがわかった。アルキニル化反応は、芳香族アミド類のオルト位の炭素-水素結合だけでなく、脂肪族アミド類にも適用可能で、予想通りβ位で選択的にアルキニル化が起こった。DFT計算によるとシリル基と臭素の両方が転位する今までにない全く新しい反応機構を経て反応が進行していることがわかった。また、ジオキサゾロンを用いてアミド化を検討したところ、芳香族アミド類では、予想通りオルト位でアミド化が進行した。しかし、脂肪族アミド類を基質にすると、アルキニル化と同様にβ位で反応すると予想していたが、驚いたことにα位でアミド化が選択的に進行することがわかった。β位では全く反応しない。また、2,2,2-トリクロロエトキシカルボニルアジドをアミド化剤として用いるとオルト位でアミド化が室温で進行することも見いだした。ピリミジンを配向基とするアニリン誘導体とビニルシランとの反応をイリジウム触媒存在下行うと酸化的アルケニル化が分枝選択的に進行する珍しい例を見いだした。ロジウム触媒で、アリルアルコールと反応させると酸化的アルキル化が進行し、ケトンが生成することも見いだした。
【炭素-フッ素結合活性化】ニッケル触媒存在下、オルト位のフッ素基のみが水素化ホウ素ナトリウムで水素に置き換わることを見いだした。さらに、炭素-フッ素結合と炭素-塩素結合の還元的クロス求電子反応の初めての例を見いだすことができた。今までは、芳香族アミドを基質に用いてきたが、芳香族カルボン酸にも適用できることがわかった。ただ、反応性が低いためマイクロ波を照射する必要がある。
【炭素-炭素結合活性化】炭素-水素結合と炭素-炭素結合の両方を含む3-アリールシクロブタノンの異性化反応の開発に成功した。

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。

  • 研究成果

    (46件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (35件) (うち査読あり 34件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 9件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Nickel-catalyzed Hydrodefluorination of ortho-Fluoro Aromatic Amides with 2-Propanol2023

    • 著者名/発表者名
      Morishige Aoi、Matsuura Akihisa、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 52 ページ: 63~66

    • DOI

      10.1246/cl.220485

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Palladium-Catalyzed Skeletal Rearrangement of Cyclobutanones via C-H and C?C Bond Cleavage2023

    • 著者名/発表者名
      Ano Yusuke、Takahashi Daichi、Yamada Yuki、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 13 ページ: 2234~2239

    • DOI

      10.1021/acscatal.2c06389

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental and theoretical studies of the rhodium(I)-catalysed C-H oxidative alkenylation/cyclization of N-(2-(methylthio)phenyl)benzamides with maleimides2023

    • 著者名/発表者名
      Skhiri Aymen、Taborosi Attila、Ohara Nozomi、Ano Yusuke、Mori Seiji、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Organic Chemistry Frontiers

      巻: 10 ページ: 1617~1625

    • DOI

      10.1039/D3QO00023K

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rh(I)-catalysed imine-directed C-H functionalization via the oxidative [3 + 2] cycloaddition of benzylamine derivatives with maleimides2022

    • 著者名/発表者名
      Das Amrita、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 ページ: 1123~1126

    • DOI

      10.1039/D1CC06622F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Palladium-Catalyzed Site-Selective [5 + 1] Annulation of Aromatic Amides with Alkenes: Acceleration of β-Hydride Elimination by Maleic Anhydride from Palladacycle2022

    • 著者名/発表者名
      He Qiyuan、Yamazaki Ken、Ano Yusuke、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 12 ページ: 1595~1600

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c05675

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Palladium-catalyzed synthesis of nitriles from N-phthaloyl hydrazones2022

    • 著者名/発表者名
      Ano Yusuke、Higashino Masaya、Yamada Yuki、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 ページ: 3799~3802

    • DOI

      10.1039/D2CC00342B

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nickel-catalyzed C-F/N-H Alkyne Annulation of Anilines: The Synthesis of Indole Derivatives via C-F Bond Activation2022

    • 著者名/発表者名
      Kawakami Haruka、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 51 ページ: 546~548

    • DOI

      10.1246/cl.220074

  • [雑誌論文] Rhodium(III)-Catalyzed Oxidative C-H Alkylation of Aniline Derivatives with Allylic Alcohols To Produce β-Aryl Ketones2022

    • 著者名/発表者名
      Khake Shrikant M.、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 12 ページ: 4394~4401

    • DOI

      10.1021/acscatal.2c00854

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carboxylate-Assisted Iridium (III)-Catalyzed C(sp2)-H Amidation of 2-Aroylimidazoles With Dioxazolones2022

    • 著者名/発表者名
      Mahato Sanjit K.、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 87 ページ: 8183~8193

    • DOI

      10.1021/acs.joc.2c00949

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Nickel-Catalyzed Hydrodefluorination of Amides Using Sodium Borohydride2022

    • 著者名/発表者名
      Parker Bernard F.、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 87 ページ: 9969~9976

    • DOI

      10.1021/acs.joc.2c00971

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regioselective Transition‐Metal‐Free C(sp2)-H Borylation: A Subject of Practical and Ongoing Interest in Synthetic Organic Chemistry2022

    • 著者名/発表者名
      Rej Supriya、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 61 ページ: e202209539

    • DOI

      10.1002/anie.202209539

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nucleophilic aromatic substitution of non-activated aryl fluorides with aliphatic amides2022

    • 著者名/発表者名
      Matsuura Akihisa、Ano Yusuke、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 ページ: 9898~9901

    • DOI

      10.1039/D2CC02999E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ir(III)-Catalyzed C(sp2)-H Amidation of 2-Aroylimidazoles with 2,2,2-Trichloroethoxycarbonyl Azide (TrocN3)2022

    • 著者名/発表者名
      Mahato Sanjit K.、Zhang Tianhao、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 87 ページ: 16390~16398

    • DOI

      10.1021/acs.joc.2c02056

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rh(I)- and Rh(II)-catalyzed C-H alkylation of benzylamines with alkenes and its application in flow chemistry2021

    • 著者名/発表者名
      Das Amrita、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 ページ: 3202~3209

    • DOI

      10.1039/D0SC05813K

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Iridium-Catalyzed Direct Amidation of Imidazoles at the C-2 Position with Isocyanates in the Presence of Hydrosilanes Leading to Imidazole-2-Carboxamides2021

    • 著者名/発表者名
      Fukumoto Yoshiya、Shiratani Motohiro、Noguchi Hikaru、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Synthesis

      巻: 53 ページ: 3011~3018

    • DOI

      10.1055/a-1375-5283

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nickel-Catalyzed C-F/N-H Annulation of 2-(2-Fluoroaryl) N-Heteroaromatic Compounds with Alkynes: Activation of C-F Bonds2021

    • 著者名/発表者名
      Chatani Naoto、Kawakami Haruka、Nohira Itsuki
    • 雑誌名

      Synthesis

      巻: 53 ページ: 3075~3080

    • DOI

      10.1055/a-1337-5504

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Sulfonamide and Carboxamide Ligands on the Structural Diversity of Bimetallic Rh(II)-Rh(II) Cores: Exploring the Catalytic Activity of These Newly Synthesized Rh2 Complexes2021

    • 著者名/発表者名
      Rej Supriya、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 60 ページ: 3534~3538

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.1c00127

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nickel-Catalyzed Cross-Electrophile Coupling between C(sp2)-F and C(sp2)-Cl Bonds by the Reaction of ortho-Fluoro-Aromatic Amides with Aryl Chlorides2021

    • 著者名/発表者名
      Nohira Itsuki、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 11 ページ: 4644~4649

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c01102

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Iridium(III)-Catalyzed Branch-Selective C-H Alkenylation of Aniline Derivatives with Alkenes2021

    • 著者名/発表者名
      Khake Shrikant M.、Yamazaki Ken、Ano Yusuke、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 11 ページ: 5463~5471

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c00714

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism and Origins of Regiochemical Control in Rh(III)-Catalyzed Oxidative C-H Alkenylation and Coupling Sequence of Unprotected 1-Naphthylamines with α,β-Unsaturated Esters2021

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Ken、Rej Supriya、Ano Yusuke、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 40 ページ: 1371~1378

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.1c00144

    • 査読あり
  • [雑誌論文] C-H activation2021

    • 著者名/発表者名
      Rogge Torben、Kaplaneris Nikolaos、Chatani Naoto、Kim Jinwoo、Chang Sukbok、Punji Benudhar、Schafer Laurel L.、Musaev Djamaladdin G.、Wencel-Delord Joanna、Roberts Charis A.、Sarpong Richmond、Wilson Zoe E.、Brimble Margaret A.、Johansson Magnus J.、Ackermann Lutz
    • 雑誌名

      Nature Reviews Methods Primers

      巻: 1 ページ: 43

    • DOI

      10.1038/s43586-021-00041-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rh(II)-Catalyzed C-H Alkylation of Benzylamines with Unactivated Alkenes: The Influence of Acid on Linear and Branch Selectivity2021

    • 著者名/発表者名
      Das Amrita、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 23 ページ: 4273~4278

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.1c01224

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nickel-catalyzed Suzuki-Miyaura cross-coupling of C-F bonds2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang Tianhao、Nohira Itsuki、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Organic Chemistry Frontiers

      巻: 8 ページ: 3783~3787

    • DOI

      10.1039/D1QO00656H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Iridium(III)-Catalyzed Direct Intermolecular Chemoselective α-Amidation of Masked Aliphatic Carboxylic Acids with Dioxazolones via Nitrene Transfer2021

    • 著者名/発表者名
      Mahato Sanjit K.、Ohara Nozomi、Khake Shrikant M.、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 11 ページ: 7126~7131

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c01901

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of α-Amino Acid Derivatives through the Iridium-catalyzed α-C-H Amidation of 2-Acylimidazoles with Dioxazolones under Continuous-flow2021

    • 著者名/発表者名
      Ohara Nozomi、Das Amrita、Mahato Sanjit K.、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 ページ: 1722~1724

    • DOI

      10.1246/cl.210364

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nickel‐Catalyzed Suzuki‐Miyaura Cross‐Coupling Involving C-O Bond Activation2021

    • 著者名/発表者名
      Morishige Aoi、Iyori Yasuaki、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Helvetica Chimica Acta

      巻: 104 ページ: e2100089

    • DOI

      10.1002/hlca.202100089

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pyrimidine-directed metal-free C-H borylation of 2-pyrimidylanilines: a useful process for tetra-coordinated triarylborane synthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Rej Supriya、Das Amrita、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 ページ: 11447~11454

    • DOI

      10.1039/D1SC02937A

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Palladium-catalyzed 1,1-alkynylbromination of alkenes with alkynyl bromides2021

    • 著者名/発表者名
      Ano Yusuke、Kawai Natsuki、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 ページ: 12326~12332

    • DOI

      10.1039/D1SC02873A

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rh(III)-Catalyzed [3 + 2] Annulation of Aniline Derivatives with Vinylsilanes via C-H Activation/Alkene Cyclization: Access to Highly Regioselective Indoline Derivatives2021

    • 著者名/発表者名
      Khake Shrikant M.、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 11 ページ: 12375~12383

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c03603

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nickel-catalyzed C-F/O-H [4+2] Annulation of ortho-Fluoro Aromatic Carboxylic Acids with Alkynes2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuura Akihisa、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 ページ: 1990~1992

    • DOI

      10.1246/cl.210534

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Directing Group: A Tool for Efficient and Selective C-F Bond Activation2021

    • 著者名/発表者名
      Das Amrita、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 11 ページ: 12915~12930

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c03896

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Unusual Perpendicular Metallacycle Intermediate is the Origin of Branch Selectivity in the Rh(II)-Catalyzed C?H Alkylation of Aryl Sulfonamides with Vinylsilanes2021

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Ken、Rej Supriya、Ano Yusuke、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 40 ページ: 3935~3942

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.1c00506

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reaction Path Determination of Rhodium(I)-Catalyzed C-H Alkylation of N-8-Aminoquinolinyl Aromatic Amides with Maleimides2021

    • 著者名/発表者名
      Taborosi Attila、He Qiyuan、Ano Yusuke、Chatani Naoto、Mori Seiji
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 87 ページ: 737~743

    • DOI

      10.1021/acs.joc.1c02737

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Double 1,2-Migration of Bromine and Silicon in Directed C-H Alkynylation Reactions with Silyl-Substituted Alkynyl Bromides through an Iridium Vinylidene Intermediate2021

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Ken、Mahato Sanjit K.、Ano Yusuke、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 41 ページ: 20~28

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.1c00581

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origin of the Enhanced Reactivity in the ortho C-H Borylation of Benzaldehydes with BBr32021

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Ken、Rej Supriya、Ano Yusuke、Chatani Naoto
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 24 ページ: 213~217

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.1c03829

    • 査読あり
  • [学会発表] 配向基:不活性な結合を利用した有機合成2022

    • 著者名/発表者名
      茶谷直人
    • 学会等名
      有機合成新春講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子活性化・結合活性化  新反応を求めて2022

    • 著者名/発表者名
      茶谷直人
    • 学会等名
      第54回有機金属若手の会 夏の学校
    • 招待講演
  • [学会発表] 結合の新しい反応性を引き出す楽しみ2022

    • 著者名/発表者名
      茶谷直人
    • 学会等名
      第38回有機合成化学セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子活性化: 新しい有機合成反応を求めて2022

    • 著者名/発表者名
      茶谷直人
    • 学会等名
      近畿化学協会・研修塾
    • 招待講演
  • [学会発表] 炭素不活性結合の活性化を鍵過程とする複素環合成2021

    • 著者名/発表者名
      茶谷直人
    • 学会等名
      日本プロセス化学会 2021サマーシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of New Catalytic Reactions Involving the Activation of Traditionally Inert Bonds2021

    • 著者名/発表者名
      Naoto Chatani
    • 学会等名
      Seminar to Rennes Catalysis Team
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of New Catalytic Reactions Involving the Activation of Traditionally Inert Bonds2021

    • 著者名/発表者名
      Naoto Chatani
    • 学会等名
      Virtual Workshop on Metal Catalysis
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 炭素不活性結合の活性化を鍵過程とする触媒反応2021

    • 著者名/発表者名
      茶谷直人
    • 学会等名
      日本化学会中国四国支部大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of New Catalytic Reactions Involving the Activation of Traditionally Inert Bonds2021

    • 著者名/発表者名
      Naoto Chatani
    • 学会等名
      SJTU and OU Joint Workshop on Organic Chemistry
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Science of Synthesis: Base-Metal Catalysis, Nickel-Catalyzed Directed C-H Functionalization2022

    • 著者名/発表者名
      Naoto Chatani
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      Thieme
  • [備考] 茶谷研究室 大阪大学大学院工学研究科応用化学専攻

    • URL

      http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~chatani-lab/publications/index.html

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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