| 研究課題/領域番号 |
22K05115
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
菅 誠治 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (50291430)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | トリメチルシリルシアニド / 電解反応 / 酸化 / 還元 |
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| 研究実績の概要 |
シアノ基を有機物に導入する反応は一炭素増炭反応として広く用いられ、導入したシアノ基が多様な官能基へと変換できることから非常に有用である。一般に、シアノ化剤としては非常に毒性の高いHCNやKCNなどが汎用され、より安全で使いやすいシアノ基の導入法の創出は未だ大きな課題である。本研究は、KCNなどに比べて毒性が低く、有機溶媒に可溶で使いやすい、マイルドなシアノ化剤であるトリメチルシリルシアニド（TMSCN）を用いた反応に着目し、電気化学的な「酸化」および「還元」を駆動力とする新規なシアノ化反応の開発を目的として研究を行った。具体的には、①ヘテロ原子を持つ電子豊富な基質とTMSCNを共存させて電解酸化を行う反応（酸化的アプローチ）、および、②TMSCNの電極還元により生じるアニオンラジカルと各種求電子剤の反応（還元的アプローチ）を基軸とするシアノ化をターゲットとして研究を行った。
酸化的アプローチとして、本年度は、電子豊富な化合物であるイソクロマン類とTMSCNを共存させて電解酸化を行うと、適切な条件を選択することにより、直接電解酸化によるイソクロマンC1位のシアノ化が効率よく進行することを見出した。
また、還元的アプローチとしては、求電子的な性質をもつイミンとTMSCNを共存させ、触媒量の電気量により、電極還元することで、対応するシアノ化物が高い収率で得られることを見出した。さらに、これらの反応がフロー系でも効率よく進行することがわかった。
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| 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
①酸化的アプローチでは、イソクロマン類とTMSCNをを用いて電解酸化を行うと、適切な条件を選択することにより、直接電解酸化によるイソクロマンC1位のシアノ化が効率よく進行することを見出した。また、②還元的アプローチとしては、イミンとTMSCNを共存させ、触媒量の電気量により、電極還元することで、対応するシアノ化物が高い収率で得られることを見出した。また、この反応がフロー電解系でも効率よく進行することがわかった。以上のように、研究は計画通り順調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
イソクロマンとTMSCNを共存させて電解酸化を行うと、C1位にシアノ化がおこる反応を見出した。現在、この反応の基質適用範囲を探索しており、予備的知見ながら、広い範囲の基質においてシアノ化物が得られることがわかっている。同時に詳細な反応機構調査を行っており、まとまった段階で論文投稿を行う予定である。
また、TMSCNのイミンへの還元的付加反応においては、反応条件の調査と同時に、フロー反応系を積極的に利用した反応開発を推進したい。この反応は触媒量の電気で反応が進行することがわかっているので、フロー反応との相性が非常によい。フロー反応の条件探索に際しては、当研究室で取り組んでいる機械学習を使った条件最適化法も使う予定である。さらに、フロー反応を用いると、一つの反応パスで連続的な分子変換も可能であるので、シアノ基が多用な官能基へ変換できる特長を生かした、連続反応と反応集積化にも取り組みたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
共用器具を他の研究費で購入したため次年度使用額が生じた。生じた次年度使用額は今年度消耗品の購入にあてる。
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