複合ブレンステッド塩基が拓く炭素－水素結合の直截的カルボキシル化反応

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K06967
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分47010:薬系化学および創薬科学関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 重野 真徳 東北大学, 薬学研究科, 准教授 (30571921)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: ブレンステッド塩基 / 二酸化炭素固定 / 芳香族カルボン酸

研究成果の概要

本研究では、複合ブレンステッド塩基を用いて、有機分子に含まれる炭素－水素結合のカルボキシル化反応を開発した。LiO-t-Bu, CsF, 18-crown-6の組み合わせが多くの場合に効果的であり、(1)2-メチルベンゾチオフェンのベンジル位炭素(sp3)-水素結合／3位炭素(sp2)-水素結合のダブルカルボキシル化反応、(2)3-シアノインドールの2位炭素(sp2)-水素結合のカルボキシル化反応、および(3)1,3-ジハロベンゼンの2位炭素(sp2)-水素結合のカルボキシル化反応を開発した。これらの反応は、１気圧の二酸化炭素雰囲気下で実施できるとともに、様々な官能基が保持できることを示した。

自由記述の分野

有機化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

二酸化炭素は低毒性、安価、大きな賦存量の点から、魅力的な一炭素源とされ、有効活用法の開発は産学問わず重要とされる。本研究では、有機分子の基本骨格である、炭素－水素結合を反応点とする、有機分子の二酸化炭素固定化反応を開発した。関連するブレンステッド塩基による反応としては、ベンゾチアゾールなどの電子部不足で酸性度が高い芳香族複素環等(pKa 27以下)に留まっていた。本研究では、複合ブレンステッド塩基では電子豊富で比較的酸性度が低いベンゾチオフェン等(pKa 32以上)の反応に適応できることを見出したことを基礎として、関連する化合物のカルボキシル化反応に展開したものである。