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2020 年度 実績報告書

機能性材料を指向するピンポイントフッ素化した多環式芳香族化合物の自在合成

研究課題

研究課題/領域番号 19H02707
研究機関筑波大学

研究代表者

市川 淳士  筑波大学, 数理物質系, 教授 (70184611)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード有機化学 / 合成化学 / 触媒・化学プロセス / 電子・電気材料 / 含フッ素有機化合物 / 医農薬 / フッ素
研究実績の概要

本研究課題では、ピンポイントフッ素化した多環式芳香族化合物 (F-PAH) の自在合成を指向し、(1) 含フッ素アルケンの環化法の完成、(2) 各種環化の組合せ法の確立、(3) F-PAH新材料の開発 を大きな柱として、検討を行なっている。
これまでの標的分子は、ベンゼン環のみからなる多環式芳香族化合物であった。そこで令和2年度は標的となる化合物を拡大し、ピンポイントフッ素化したヘテロ環化合物へと展開する可能性を探った。
検討を行った結果、銅(I)触媒によるピンポイントフッ素化トリアゾールの合成法を開発した。具体的には、1,4-ジオキサン溶媒中、触媒量の塩化銅(I)と1,10-フェナントロリン (1:1) 存在下、2,2-ジフルオロビニル亜鉛(II)クロリドに種々のアジドを作用させた。ジフルオロビニル亜鉛(II)クロリドとアジドの[2 + 3]付加環化反応が進行し、1位に置換基を有する4-フルオロトリアゾールを高収率で与えた。なお、2,2-ジフルオロビニル亜鉛(II)クロリドは、市販されている1,1-ジフルオロエチレンから、容易に調製が可能である。
フッ素化トリアゾールには、医農薬としての用途も期待される。また本反応では、2,2-ジフルオロビニル亜鉛(II)クロリドがフルオロアセチレン等価体として作用している。フルオロアセチレンは不安定な化学種であり、単離して物質合成に利用することは困難であったが、本研究により、その等価体を開発したことになる。

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

令和2年度は、2,2-ジフルオロビニル亜鉛(II)を用いるピンポイントフッ素化トリアゾールの合成法を開発した。この成果は、ピンポイントフッ素化された多環式ヘテロ環化合物合成に向けて更に展開する基盤となる重要な知見である。またその過程で、2,2-ジフルオロビニル亜鉛(II)クロリドがフルオロアセチレンの等価体となることも明らかにした。フルオロアセチレンは多環式骨格を構築する上で魅力的なビルディングブロックであり、今後の課題達成において重要な役割を果たす。以上のことから、本研究課題は順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

これまでの検討で、曲折型ピンポイントフッ素化多環式芳香族化合物の合成に関する基礎を確立した。そこで今後は、直線型ピンポイントフッ素化多環式芳香族化合物の合成法を確立し、網羅的なF-PAH合成の完成を目指す。具体的には、2-トリフルオロメチル-1-アルケンにルイス酸を作用させて生じるα-フルオロカルボカチオンを利用するアセン合成法を検討する。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Helicene synthesis by Br?nsted acid-catalyzed cycloaromatization in HFIP [(CF3)2CHOH]2021

    • 著者名/発表者名
      Fujita Takeshi、Shoji Noriaki、Yoshikawa Nao、Ichikawa Junji
    • 雑誌名

      Beilstein Journal of Organic Chemistry

      巻: 17 ページ: 396~403

    • DOI

      10.3762/bjoc.17.35

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Facile Synthesis of 2‐Fluorobenzofurans: 5‐ endo ‐ trig Cyclization of β,β‐Difluoro‐ o‐ hydroxystyrenes2020

    • 著者名/発表者名
      Morioka Ryutaro、Fujita Takeshi、Ichikawa Junji
    • 雑誌名

      Helvetica Chimica Acta

      巻: 103 ページ: e2000159

    • DOI

      10.1002/hlca.202000159

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Copper-Catalyzed [3 + 2] Annulation of Azides with a (Difluorovinyl)zinc Complex, Fluoroacetylene Equivalent2020

    • 著者名/発表者名
      Fujita Takeshi、Takeishi Masafumi、Ichikawa Junji
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 22 ページ: 9253~9257

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c03476

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Cyclizations in Cation-Stabilizing Hexafluoroisopropyl Alcohol (HFIP)2021

    • 著者名/発表者名
      Ichikawa, J.
    • 学会等名
      The 10th International Symposium of Gunma University Initiative for Advanced Research (GIAR)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Acid-Mediated C-F/C-H Coupling of Fluorobenzofurans with Arenes2021

    • 著者名/発表者名
      森岡龍太郎、福田拓也、藤田健志、市川淳士
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] メチルアレーンを起点とするPAH合成―フルオロアルケンの連続カチオン環化を利用して―2020

    • 著者名/発表者名
      市川淳士
    • 学会等名
      日本フッ素化学会 プレ産学連携部会研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸による炭素-フッ素結合活性化を利用したジフルオロペンタジエンのNazarov型環化:フッ素置換シクロペンタジエンの合成2020

    • 著者名/発表者名
      樋田源太郎、森岡龍太郎、藤田健志、市川淳士
    • 学会等名
      第43回フッ素化学討論会
  • [学会発表] 金(I)触媒を用いたジフルオロアレンの[2+2]付加環化によるジフルオロメチリデン置換シクロブタンの合成2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木みぞれ、須藤恭介、不死原立樹、渕辺耕平、市川淳士
    • 学会等名
      第43回フッ素化学討論会
  • [学会発表] ジフルオロチイランの環拡大を経るチオフェン環構築法環フッ素化チエノヘテロールの合成2020

    • 著者名/発表者名
      向原伊吹、山田淳史、渕辺耕平、市川淳士
    • 学会等名
      第43回フッ素化学討論会
  • [学会発表] フルオロアルケンの求核的5-endo-trig環化による環フッ素化フラン類の合成2020

    • 著者名/発表者名
      森岡龍太郎、在田知央、藤田健志、市川淳士
    • 学会等名
      第43回フッ素化学討論会
  • [学会発表] フッ素置換基の特徴を利用するフッ素置換π拡張型チオフェン誘導体の合成法2020

    • 著者名/発表者名
      渕辺耕平、向原伊吹、津田修成、山田淳史、重野健斗、市川淳士
    • 学会等名
      第117回有機合成シンポジウム
  • [備考] 筑波大学市川淳士研究室ウェブサイト

    • URL

      http://www.chem.tsukuba.ac.jp/junji_lab/

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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