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2019 年度 実績報告書

水素結合ドナー・ホスホニウム塩複合型有機分子触媒の設計開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K14483
研究機関信州大学

研究代表者

戸田 泰徳  信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (60758978)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード有機分子触媒 / 二官能性触媒 / ホスホニウム塩
研究実績の概要

環境低負荷な触媒として有機分子触媒を利用する精密有機合成が注目を集めている。本研究は従来の酸・塩基反応を基盤にした有機分子触媒からの脱却をめざしており、ホスホニウム塩部位をもつ新規有機分子触媒の開発により、その機能開拓ならびに機構解明をめざすとともに、反応の効率化による合成化学的応用を目標としている。研究目的に沿って、R1年度も引き続きテトラアリールホスホニウム塩を触媒として用いる反応の検討を行った。(1)二官能性テトラアリールホスホニウム塩触媒によるエポキシドと二酸化炭素の[3+2]反応については、メトキシ基を有する触媒を用いると収率が向上するという結果を、DFT計算により考察した。その結果、メトキシ基の導入によって反応の鍵となる炭酸中間体の形成が促進されることがわかった。また、炭酸中間体の安定化には、O-H---Oの古典的な水素結合だけでなくC-H---OやC-H---Iといった非古典的相互作用も重要であることを明らかにした。(2)上記の[3+2]反応において、二官能性テトラアリールホスホニウム塩由来のホスホニウムイリドとヨウ化リチウムなどの金属塩を併せて添加すると極めて効率的に反応が進行することを見出した。また、適切な条件を選択することにより、1,1-二置換エポキシドや1,2-二置換エポキシドを適用可能にした。さらに、二酸化炭素以外のヘテロクムレンとしてイソシアネートも適用できることを明らかにした。(3)二官能性テトラアリールホスホニウム塩の存在下、エポキシドとトリクロロアセトニトリルの混合液に青色LED照射を行うと、対応するハロヒドリンが得られることを見出した。この知見に基づき、金属塩を添加した場合にも同様に反応が進行することを明らかにした。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 4-Hydroxymethyl-substituted oxazolidinone synthesis by tetraarylphosphonium salt-catalyzed reactions of glycidols with isocyanates2019

    • 著者名/発表者名
      Toda Yasunori、Tanaka Shoya、Gomyou Shuto、Kikuchi Ayaka、Suga Hiroyuki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 55 ページ: 5761~5764

    • DOI

      10.1039/C9CC01983A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visible-light-triggered Catalytic Halohydrin Synthesis from Epoxides and Trichloroacetonitrile by Copper and Iron Salts2019

    • 著者名/発表者名
      Toda Yasunori、Tanaka Katsumi、Matsuda Riki、Suga Hiroyuki
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 ページ: 1469~1471

    • DOI

      10.1246/cl.190679

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Methoxy Groups Increase Reactivity of Bifunctional Tetraarylphosphonium Salt Catalysts for Carbon Dioxide Fixation: A Mechanistic Study2019

    • 著者名/発表者名
      Toda Yasunori、Komiyama Yutaka、Esaki Hiroyoshi、Fukushima Kazuaki、Suga Hiroyuki
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 84 ページ: 15578~15589

    • DOI

      10.1021/acs.joc.9b02581

  • [学会発表] ホスホニウムイリドと金属塩を用いる二酸化炭素固定化反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      橋本耕佑, 森陽子, 戸田泰徳, 菅博幸
    • 学会等名
      第36回有機合成化学セミナー
  • [学会発表] 金属触媒および可視光照射下におけるエポキシドからのハロヒドリン合成2019

    • 著者名/発表者名
      田中克, 松田倫宜, 戸田泰徳, 菅博幸
    • 学会等名
      第50回中部化学関係協会支部連合秋季大会
  • [学会発表] ホスホニウムイリドと金属塩を用いる常圧下での二酸化炭素固定化反応2019

    • 著者名/発表者名
      橋本耕佑, 森陽子, 戸田泰徳, 菅博幸
    • 学会等名
      第50回中部化学関係協会支部連合秋季大会
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.shinshu-u.ac.jp/faculty/engineering/chair/chem002/index.html

  • [産業財産権] ルイス酸・ハロゲン化物イオン複合型触媒およびルイス酸・ハロゲン化物 イオン複合型触媒による二酸化炭素固定化方法2019

    • 発明者名
      戸田泰徳、菅博幸、橋本耕佑
    • 権利者名
      信州大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-094967

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公開日: 2021-01-27  

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