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2011 年度 実績報告書

金属触媒の複合利用による安定化学結合の活性化と合成的変換

研究課題

研究課題/領域番号 21225005
研究機関中央大学

研究代表者

檜山 爲次郎  中央大学, 研究開発機構, 機構教授 (90026295)

キーワード不活性結合 / 金属触媒 / ルイス酸 / 協働触媒 / 炭素-炭素不飽和結合 / ポリフルオロアリール基 / 複素芳香族化合物 / ホルムアミド
研究概要

今年度は交付申請書に記載したとおり、ひきつづいて異なる金属触媒および不飽和結合を協働利用し、有機分子の中でも反応性に乏しい炭素-水素、炭素-炭素を活性化し、炭素-炭素不飽和結合への付加により新たな炭素-水素,炭素-炭素結合を形成する反応を研究した。代表的な結果を以下に記す。
アルキニルアリールエーテルのアルキノキシ基へのパラジウム錯体の求核攻撃を利用して炭素-水素結合を活性化し、アルキンとの付加環化反応により複素環化合物ベンゾピラン類が合成できることを見つけた。ベンゾピラン類は、薬理活性化合物の基本骨格の合成に有用であるとともに、新たな有機材料分子の合成に有用である。本系は、アルキンが炭素-水素結合活性化の配向基として利用できることを初めて示したものである。本反応には、アルキン以外にもノルボルネンやアレンも適用可能であることを予備的に認めている。
2,3,5,6-テトラフルオロベンゾニトリルの炭素-シアノ結合を選択的に活性化し、アルキンへの付加をニッケル/BPh_3協働触媒により達成した。原料のポリフルオロベンゾニトリルの炭素-水素および炭素-フッ素結合をまったく活性化させずに、付加生成物のアリール炭素-水素結合を活性化させて、別のアルキンと反応させることができる。反応機構の詳細を突き止めるため2,3,5,6-テトラフルオロベンゾニトリルとNi(O)錯体との量論反応を検討したところ、BPh_3が存在すると酸化的付加が進行し、炭素-シアノ結合のみを活性化することが分かった。本反応は、ポリフルオロアリール基を含む液晶分子などの各種材料化合物の合成に期待できる。
ニッケル/アルミニウム協働触媒とかさ高いIAd配位子を用いて、ジメチルホルムアミドの炭素-水素結合への末端アルケンの挿入が逆マルコフニコフ則に従って進行させることに成功した。生成物を還元すると直鎖のアルコールへ容易に変換できるため、毒性の高い一酸化炭素を用いないアルコール合成法として工業化学への応用が十分に可能である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究計画調書に記載した研究計画は当初の想定を超える速さで実現している。残る課題もすでに検討を進めているので、期間内に十分に達成できると考えている。それ以上に、計画段階では予想しえなかった成果、金属触媒と不飽和結合との協働作用による安定化学結合活性化も見つけていて、その進展も十分に期待できる。

今後の研究の推進方策

アルケンへのヒドロアリール化反応の一般化と応用、金属と不飽和結合の協働作用によるsp^3C-H活性化、アミノシアノ化反応を重点的に研究し、並行してアルケンへの分子間カルボシアノ化反応、アルキニルアミノ基を有するアレーンC-H結合の活性化、カルボアシル化,アミノアシル化,アルコキシアシル化反応を残る期間で調べる。当初計画から少々変更すべき点が生じたが、遷移金属触媒と不飽和結合との協働作用による安定結合活性化を新たに課題として追加できることになった。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (8件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Palladium-Catalyzed Cycloaddition of Alkynyl Aryl Ethers with Internal Alkynes via Selective Ortho C-H Activation2012

    • 著者名/発表者名
      Yasunori Minami, Yuki Shiraishi, Kotomi Yamada, Tamejiro Hiyama
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 134 ページ: 6124-6127

    • DOI

      10.1021/ja301588z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regioselective Hydrocarbamoylation of 1-Alkenes2012

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Miyazaki, Yuuya Yamada, Yoshiaki Nakao, Tamejiro Hiyama
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 41 ページ: 298-300

    • DOI

      10.1246/cl.2012.298

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Photophysical Properties of Dimethoxybis(3,3,3-trifluoropropen-l-yl)benzenes : Compact Chromophores Exhibiting Violet Fluorescence in the Solid State2011

    • 著者名/発表者名
      Masaki Shimizu, Yohei Takeda, Masahiro Higashi, Tamejiro Hiyama
    • 雑誌名

      Chemistry-An Asian Journal

      巻: 9 ページ: 2536-2544

    • DOI

      10.1002/asia.201100176

    • 査読あり
  • [学会発表] Carbon-Carbon Bond Forming Strategy through C-H and C-C Activation2011

    • 著者名/発表者名
      T.Hiyama
    • 学会等名
      France-Japan Joint Forum on Chemistry of Functional Organic Chemicals
    • 発表場所
      Universite de Strasbourg(招待講演)
    • 年月日
      20110623-20110625
  • [学会発表] ポスト・クロスカップリング時代の炭素骨格形成反応2011

    • 著者名/発表者名
      檜山爲次郎
    • 学会等名
      若手研究者のためのセミナー2011
    • 発表場所
      東京農工大小金井キャンパス(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-22
  • [学会発表] Carbon-Carbon Bond Forming Strategy without Prefunctionalization2011

    • 著者名/発表者名
      Tamejiro Hiyama
    • 学会等名
      The 4th PKU-Eli Lilly Symposium of Organic Chemistry
    • 発表場所
      Beijing University(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-10
  • [学会発表] ポスト・クロスカップリング時代の炭素-炭素結合形成反応2011

    • 著者名/発表者名
      檜山爲次郎
    • 学会等名
      有機合成夏期セミナー明日の有機合成化学
    • 発表場所
      大阪科学技術センター(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-05
  • [学会発表] Trifluoromethyl-Functionalization : How and What?2011

    • 著者名/発表者名
      T.Hiyama
    • 学会等名
      ACS 242nd Annual Meeting, Fluorine Division Fluorine Chemistry the Iowa Way
    • 発表場所
      Denver, Convention Center(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-30
  • [学会発表] 新合成反応創出に苦闘した四十余年2011

    • 著者名/発表者名
      檜山爲次郎
    • 学会等名
      有機合成化学協会関西支部化学千一夜
    • 発表場所
      花王有田保養所(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-29
  • [学会発表] 新合成反応を求めて四十余年2011

    • 著者名/発表者名
      檜山爲次郎
    • 学会等名
      有機合成化学協会関東支部ミニシンポジウム
    • 発表場所
      東京理科大学(招待講演)
    • 年月日
      2011-04-20
  • [学会発表] 分子を創る科学・技術:有機合成2011

    • 著者名/発表者名
      檜山爲次郎
    • 学会等名
      科学工学技術委員会
    • 発表場所
      (財)東京都中小企業振興公社(招待講演)
    • 年月日
      2011-04-10
  • [図書] 有機合成化学2012

    • 著者名/発表者名
      檜山爲次郎・大鳥幸一郎編著
    • 総ページ数
      384
    • 出版者
      東京化学同人
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.chuo-u.ac.jp/~omega300/index.html

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公開日: 2013-06-26  

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