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2019 年度 実績報告書

金属錯体ハイブリッドによる炭化水素の官能基化

公募研究

研究領域分子合成オンデマンドを実現するハイブリッド触媒系の創製
研究課題/領域番号 18H04648
研究機関京都大学

研究代表者

石田 直樹  京都大学, 工学研究科, 講師 (70512755)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード炭化水素 / 光 / 遷移金属触媒
研究実績の概要

独立した機能を持つ複数の触媒の協働的な働きによって、炭化水素を官能基化する反応の開発研究を実施した。得られた代表的な成果は以下の通りである。
1. 飽和炭化水素C-H結合への二酸化炭素固定化反応の開発:ケトンとニッケル錯体のハイブリッド触媒によって、単純な飽和炭化水素に二酸化炭素を固定化して、カルボン酸を合成する反応を開発した。これまでに、ベンゼン、アルケンのアリル位、アルキルベンゼンのベンジル位の炭素-水素結合を切断して、そこに二酸化炭素を固定化する反応が報告されているが、飽和炭化水素については報告がなく、この反応が初めての例である。
カルボキシル基、もしくはその誘導体を配向基として利用して、特定の位置の炭素-水素結合を選択的に変換できる。飽和炭化水素を出発原料とする新しい合成経路の起点となることが期待される。
2. トルエン誘導体とアルデヒドの脱水素交差カップリング反応:イリジウムの光酸化還元触媒とニッケル錯体のハイブリッド触媒によって、トルエン誘導体とアルデヒドの脱水素カップリング反応が進行して、ケトンが得られることを見出した。酸化剤は不要であり、副生成物として水素が発生している。トルエン誘導体のホモカップリング体はごく少量にとどまり、アルデヒドのホモカップリング体は見られなかった。
ベンジル位炭素-水素結合がニッケル-臭素結合によって切断されて、一時的にベンジルニッケル種と臭化水素が生成していると考えられる。どちらの中間体も反応性に富むため、この知見はトルエン誘導体の様々な官能基化反応に展開できると期待される。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Dehydrogenative Coupling of Benzylic and Aldehydic C-H Bonds2020

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki Tairin、Ishida Naoki、Murakami Masahiro
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 142 ページ: 3366~3370

    • DOI

      10.1021/jacs.9b13920

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Strained Vicinal Diol as a Reductant for Coupling of Organyl Halides2019

    • 著者名/発表者名
      Ishida Naoki、Masuda Yusuke、Sun Fangzhu、Kamae Yoshiki、Murakami Masahiro
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 ページ: 1042~1045

    • DOI

      10.1246/cl.190403

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photo-assisted Fixation of CO2 onto Aryl Bromides Producing Aromatic Esters2019

    • 著者名/発表者名
      Ishida Naoki、Masuda Yusuke、Liao Wenqing、Murakami Masahiro
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 ページ: 1316~1318

    • DOI

      10.1246/cl.190563

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Tofisopam by Way of Photoinduced CO2 Fixation2019

    • 著者名/発表者名
      Masuda Yusuke、Makita Katsuhiko、Ishida Naoki、Murakami Masahiro
    • 雑誌名

      Chemistry - An Asian Journal

      巻: 14 ページ: 4189~4192

    • DOI

      10.1002/asia.201901431

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carboxylation of Benzylic and Aliphatic C-H Bonds with CO2 Induced by Light/Ketone/Nickel2019

    • 著者名/発表者名
      Ishida Naoki、Masuda Yusuke、Imamura Yuuya、Yamazaki Katsushi、Murakami Masahiro
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141 ページ: 19611~19615

    • DOI

      10.1021/jacs.9b12529

    • 査読あり
  • [学会発表] 光とニッケル触媒によるアルキルベンゼンとアルデヒドの脱水素カップリング反応2020

    • 著者名/発表者名
      河崎泰林、石田直樹、村上正浩
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
  • [学会発表] ニッケル触媒による2-ブチニル炭酸エステルと1,3-ジカルボニル化合物の反応2020

    • 著者名/発表者名
      上農悠花、堀雄策、石田直樹、村上正浩
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
  • [学会発表] ジオールを還元剤とするNi(cod)2の合成2019

    • 著者名/発表者名
      石田直樹、釜江祥希、村上正浩
    • 学会等名
      第66回有機金属化学討論会
  • [学会発表] 光とニッケル触媒によるアルキルベンゼンとアルデヒドの脱水素カップリング反応2019

    • 著者名/発表者名
      河崎泰林、石田直樹、村上正浩
    • 学会等名
      第66回有機金属化学討論会
  • [学会発表] 光のエネルギーを活用する有機合成2019

    • 著者名/発表者名
      石田直樹
    • 学会等名
      第15回関西創農薬研究会
    • 招待講演
  • [備考] Murakami Lab.: List of Publication

    • URL

      http://www.sbchem.kyoto-u.ac.jp/murakami-lab/publications/publications.html

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公開日: 2021-01-27  

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