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2016 年度 実績報告書

Iron-Catalyzed C-H Activation using Organoboron Compounds

研究課題

研究課題/領域番号 26708011
研究機関東京大学

研究代表者

イリエシュ ラウレアン  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40569951)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード合成化学
研究実績の概要

The purpose of this project is the development of iron-catalyzed C-H activation using mild organometallic reagents such as organoboron compounds. During FY2016, we developed an iron-catalyzed activation of the sp3 C-H bond in aliphatic propionamides possessing an 8-quinolylamide group, followed by arylation, heteroarylation, and alkenylation with organoborate reagents. Notably, the use of the mild organoborate reagents allowed for the first time the alkenylation of an aliphatic C-H bond, which has been achieved to date only for activated alkenyl groups. Notably, the alkenyation did not proceed when an organozinc reagent was used, demonstrating the importance of using a mild organoboron compound.
Also, we found that trimethylaluminum effects the methylation of simple aromatic and heteroaromatic carbonyl compounds such as carboxylic acids, esters, amides, and ketones, in the presence of an iron catalyst and a triphosphine ligand. The mild reaction conditions tolerated sensitive functional groups such as boroester, bromide, acetamide, or enolizable ketone, and heteroatoms such as sulfide, thiophene, or pyridine did not poison the catalyst. Notably, this reaction proceeded only with an aluminum reagent, and methylmagnesium or methylzinc reagents were completely ineffective.

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

Transition-metal-catalyzed alkenylation of an aliphatic C-H bond has met limited success, only for special cases using activated alkenyl groups. The use of mild organoboron reagents in combination with an iron/diphosphine catalyst allowed introduction of simple alkenyl groups to an aliphatic amide for the first time.
The use of a mild trimethylaluminum reagent in the presence of an iron/triphosphine catalyst enabled for the first time the iron-catalyzed C-H activation of simple, weakly coordinating substrates such as carbonyl compounds.

今後の研究の推進方策

The research during this project uncovered important guidelines for the design of mild bases and efficient ligands for iron-catalyzed C-H activation. The aluminum reagents were especially effective, enabling C-H activation with high catalyst turnover, tolerance of various sensitive groups, and in combination with a triphosphine ligand allowed for the first time activation of simple carbonyl compounds. I plan to further engineer the aluminum reagents in order to achieve activation of various weakly-coordinating substrates, followed by coupling with neutral molecules such as alkynes, alkenes, alkyl halides, etc. I also plan to investigate other mild organometallic reagents such as organosilicon compounds as a base for C-H bond activation, and other inexpensive bases such as metal alkoxides for C-H bond activation.

次年度使用額が生じた理由

During FY2016, the laboratory moved to a new building, and during April-May 2016, the research activity largely stopped because of set up of the new laboratory. Thus, I plan to recover the research time during FY2017.

次年度使用額の使用計画

During FY2017, the research funds will be used for further investigating organometallic bases for iron-catalyzed C-H bond activation. A large part of the research funds will be used for the purchase of chemicals such as organometallic reagents and their precursors, pohosphine ligands, and other consumables required for synthetic organic chemistry experiments.

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Iron/Zinc-Cocatalyzed Directed Arylation and Alkenylation of C(sp3)-H Bonds with Organoborates2017

    • 著者名/発表者名
      Laurean Ilies, Yuki Itabashi, Rui Shang, Eiichi Nakamura
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 7 ページ: 89-92

    • DOI

      10.1021/acscatal.6b02927

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Indole Synthesis via Cyclative Formation of 2,3-Dizincioindoles and Regioselective Electrophilic Trapping2017

    • 著者名/発表者名
      Laurean Ilies, Mayuko Isomura, Shin-ichi Yamauchi, Tomoya Nakamura, Eiichi Nakamura,
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 139 ページ: 23-26

    • DOI

      10.1021/jacs.6b10061

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Iron-Catalyzed ortho C-H Functionalization of Aromatics Bearing a Simple Carbonyl Group with Methylaluminum and Tridentate Phosphine Ligand2016

    • 著者名/発表者名
      Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 138 ページ: 10132-10135

    • DOI

      10.1021/jacs.6b06908

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Iron-Catalyzed Synthesis of Indenones through Cyclization of Carboxamides with Alkynes2017

    • 著者名/発表者名
      Laurean Ilies, Yasin Arslanoglu, Tatsuaki Matsubara, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] Coupling of Aromatic Carbonyl Compounds with Alkynes via Iron-Catalyzed C-H Activation2017

    • 著者名/発表者名
      Toki Go, Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] Iron-Catalyzed Oxidative Cross-Coupling of Two sp2 C-H Bonds2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Doba, Tatsuaki Matsubara, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] Taming Iron for Catalytic C-H Bond Activation2017

    • 著者名/発表者名
      Laurean Ilies
    • 学会等名
      第27回神奈川大学平塚シンポジウム
    • 発表場所
      神奈川大学(神奈川県・平塚市)
    • 年月日
      2017-03-04 – 2017-03-04
    • 招待講演
  • [学会発表] 鉄触媒を用いた塩化アリールのホウ素化反応2016

    • 著者名/発表者名
      Takumi Yoshida, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      第6回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都・江戸川区)
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-16
  • [学会発表] Iron-Catalyzed Remote Functionalization of Aliphatic C-H Bond2016

    • 著者名/発表者名
      Laurean Ilies, Bingwei Zhou, Hiroki Sato, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      第63回有機金属化学討論会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-16
  • [学会発表] Iron-Catalyzed Borylation of Aryl Chlorides2016

    • 著者名/発表者名
      Takumi Yoshida, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      第63回有機金属化学討論会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-16
  • [学会発表] Iron-Catalyzed Carbonyl Directed C-H Functionalization with Trimethylaluminum2016

    • 著者名/発表者名
      Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      第63回有機金属化学討論会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-16
  • [学会発表] Iron-Catalyzed C-H Bond Activation2016

    • 著者名/発表者名
      Laurean Ilies
    • 学会等名
      第33回有機合成化学セミナー
    • 発表場所
      ヒルトンニセコビレッジ(北海道・ニセコ町)
    • 年月日
      2016-09-06 – 2016-09-08
    • 招待講演
  • [学会発表] Iron-Catalyzed Hydro- and Carbometalation of Triple Bonds2016

    • 著者名/発表者名
      Laurean Ilies
    • 学会等名
      Base Metal Catalysis Symposium
    • 発表場所
      Princeton (USA)
    • 年月日
      2016-09-02 – 2016-09-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of High-Valent Iron Catalysis for C-H Bond Activation2016

    • 著者名/発表者名
      Laurean Ilies
    • 学会等名
      The 27th International Conference on Organometallic Chemistry (ICOMC 2016)
    • 発表場所
      Melbourne (Australia)
    • 年月日
      2016-07-17 – 2016-07-22
    • 国際学会
  • [学会発表] A Tridentate Phosphine Ligand Enabling Iron-Catalyzed Carbonyl Directed C(sp2)-H Functionalization with Trimethylaluminum2016

    • 著者名/発表者名
      Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 学会等名
      The 20th International Symposium on Homogenous Catalysis (ISHC2016)
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-07-10 – 2016-07-15
    • 国際学会
  • [図書] Topics in Organometallic Chemistry: C-H Bond Activation and Catalytic Functionalization II2016

    • 著者名/発表者名
      Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • 総ページ数
      212 (1-18)
    • 出版者
      Springer Berlin Heidelberg

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公開日: 2018-01-16  

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