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2017 年度 実績報告書

遷移金属協働触媒による還元的クロスカップリング反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17J09904
研究機関京都大学

研究代表者

亀山 亮平  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
キーワード水素化カップリング / 還元的クロスカップリング / 水素 / パラジウム / 銅 / 芳香族ハロゲン化合物 / アルケン / アルキン
研究実績の概要

今年度は,研究実施計画に基づき「水素を還元剤として不飽和化合物から有機金属反応剤を効率的に発生させる手法の開発」を中心に研究を進めた。
有機金属反応剤と炭素求電子剤のクロスカップリング反応は,有機分子の基本骨格を構築する上で信頼度の高い方法である。しかし一般的にクロスカップリング反応では有機金属反応剤の事前調製を含む多段階の操作が必要であり,反応後には金属反応剤に由来する化学量論量の金属塩の副生成を伴う問題がある。一方,系中で発生させた有機金属反応剤を求核剤として用いる還元的クロスカップリング反応は,入手容易な原料から短工程で炭素-炭素結合形成を行える上,特に還元剤として水素を用いた場合には金属塩の副生成も触媒量に低減できることから,クロスカップリング反応の一つの理想形である。このような反応例は少なく,水素を還元剤とする還元的クロスカップリング反応の過去の報告例において求電子剤はケトン,アルデヒドやイミンに限定されていた (Acc. Chem. Res. 2007, 40, 1394)。
このような背景の下,すでに反応の進行を確認していた内部アルキンとヨウ化アリールの水素化クロスカップリング反応については,反応条件の最適化と基質適用範囲の精査を行い,得られた成果を論文として発表した(Chem. Lett., 2018, 47, 213)。これまで芳香族ハロゲン化合物を求電子剤とする水素化カップリングにおいては,用いることのできる求核剤前駆体の適用範囲が狭いことが問題であった。例えば基質として非対称なアルキンやアルケンを用いた場合には目的生成物の位置選択性が低く,異性体混合物が生じていた。反応条件及び基質の検討を行った結果,βメチルスチレンを用いた場合には95%以上の良好な選択性でベンジル位にアリールが導入されたヒドロアリール化体が得られることを見つけた。

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

研究計画書に記載した,水素を還元剤として不飽和化合物から有機金属反応剤を効率的に発生させる触媒系の探索の結果,銅/パラジウムの協働触媒系またはパラジウム触媒が目的クロスカップリング反応の進行に有効であることがわかった。さらなる高活性化および基質適用範囲の拡大を目指して,パラジウムや銅触媒以外の水素化触媒能が知られている金属触媒及び類縁体についても検討を行ったが,目的クロスカップリング反応の進行は確認できなかった。

今後の研究の推進方策

引き続き脂肪族アルキル置換型アルケン及びアルキンを基質とした水素化クロスカップリング反応のための触媒構造の探索を行う。そこで得られた触媒候補構造においてトランスメタル化の促進が目的反応の進行に重要と考えられる場合,配位子をリンカーまたは静電相互作用によって近接させることで活性化障壁を下げるような触媒構造の改良を検討する。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Hydrogenative Cross-coupling of Internal Alkynes and Aryl Iodides by Palladium/Copper Cooperative Catalysis2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Semba, Ryohei Kameyama, Yoshiaki Nakao
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 47 ページ: 213-216

    • DOI

      10.1246/cl.170961

    • 査読あり
  • [学会発表] パラジウム/銅協働触媒による水素を還元剤とするアルキンとヨウ化アリールの還元的クロスカップリング反応2017

    • 著者名/発表者名
      亀山亮平,仙波一彦,中尾佳亮
    • 学会等名
      第6回JACI/GSCシンポジウム
  • [学会発表] Reductive Cross-Coupling of Alkynes and Aryl Iodides with Hydrogen by Cooperative Palladium/Copper Catalysis2017

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Kameyama, Kazuhiro Semba, Yoshiaki Nakao
    • 学会等名
      The 19th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS19)
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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