光触媒を用いる多官能性ラジカルの発生と合成化学的利用

利用光催化剂产生多官能团自由基并合成化学利用

• 批准号: 20J15352
• 负责人: 土屋 祐人
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J15352/
• 关键词: 光触媒反応; ラジカル反応; 可視光レドックス触媒; カプトデイティブラジカル; 経路分岐型反応

本研究では、電子供与性基と電子求引性基による安定化を同時に受けた多官能性ラジカルであるカプトデイティブ（ＣＤ）ラジカルの性質を物理化学的な切り口から詳らかにし、光レドックス触媒系を利用した種々の結合形成反応へと展開することで、多官能性骨格を効率的に構築するための新しい方法論の開発を目指した。具体的にはまず、一電子酸化／脱プロトン化によるＣＤラジカル生成を念頭に種々のグリシン誘導体に着目し、電気化学測定によりそれらの酸化電位を測定した。更に、ＤＦＴ計算によってグリシン誘導体のラジカルカチオン状態におけるα位のｐＫａを見積もったところ、グリシン誘導体は汎用される可視光レドックス触媒による一電子酸化が可能であり、その結果生じるラジカルカチオンはピリジン程度の弱塩基によって脱プロトン化されうることが示唆された。これらの結果を念頭に、窒素上を保護したグリシンエステルをＣＤラジカル前駆体として選択し、適切な塩基性をもつ塩基の存在下、種々の炭素ラジカル前駆体と共に可視光レドックス触媒反応条件に伏したところ、ラジカルクロスカップリング機構によってグリシンのα位官能基化反応が進行することを見出した。しかし、いずれの反応系においてもＣＤラジカルの二量化の抑制が難しく、収率は中程度に留まった。一方で、並行して行ったα－ブロモニトロアルカンとスチレンの光触媒的ラジカル付加反応に関する研究では、原子移動ラジカル付加体とイソオキサゾリン－Ｎ－オキシドの２種類の生成物が得られることを見出した。また、実験化学・計算化学の両面からのアプローチにより、これら２種類の生成物比が用いる光触媒の酸化電位に強く依存することを明らかにした。酸化還元電位によって光レドックス触媒反応を高度に制御できることを示した本成果は、ＣＤラジカルの二量化抑制の足掛かりにもなりうる重要な知見を与えると期待される。

This study で は, electronic led sex demand with sexual と electronic supply base に よ る stabilization を に at the same time by け た polyfunctional sex ラ ジ カ ル で あ る カ プ ト デ イ テ ィ ブ (CD) ラ ジ カ ル の nature を physicochemical な り mouth か ら detailed ら か に し, light レ ド ッ ク ス catalytic system を using し た kind 々 の combine to form the 応 へ と expand す る こ と で, polyfunctional bone を The に construction of efficiency するため するため the development of a new <s:1> methodology を aims at <s:1> た. Specific に は ま ず, an electronic acidification / プ ロ ト ン change に よ る CD ラ ジ カ ル generated を thought に kind 々 の グ リ シ ン inductor に mesh し, electric chemical determination に 気 よ り そ れ ら の acidification potentiometric determination of を し た. More に, DFT calculations に よ っ て グ リ シ ン inductor の ラ ジ カ ル カ チ オ ン state に お け る alpha a の pKa を see product も っ た と こ ろ, グ リ シ ン inductor は domestic さ れ る visible light レ ド ッ ク ス catalyst に よ る an electronic acidification が may で あ り, そ の result born じ る ラ ジ カ ル カ チ オ ン は ピ リ ジ ン degree の weak salt base に よ っ て プ Youdaoplaceholder0 されうる されうる とが とが indicates された. こ れ ら の results を thought に, smothering を protect し た グ リ シ ン エ ス テ ル を CD ラ ジ カ ル 駆 body before と し て sentaku し, appropriate な salt basic を も つ, kind of in the presence of salt base の 々 の carbon ラ ジ カ ル 駆 と に total body before visible light レ ド ッ ク ス catalyst against 応 conditions に v し た と こ ろ, ラ ジ カ ル ク ロ ス カ ッ プ リ ン グ institutions に よ っ て グ リ シ ン The functionalization of the <s:1> α -position is carried out in reverse 応が to する とを とを とを as shown in とを. し か し, い ず れ の anti 応 department に お い て も CD ラ ジ カ ル の two quantitative の inhibit が difficult し く, 収 は degree に stay ま っ た. Line side で, parallel し て っ た alpha ブ ロ モ ニ ト ロ ア ル カ ン と ス チ レ ン の light catalyst ラ ジ カ ル plus the 応 に masato す る research で は, atomic movement ラ ジ カ ル FuJiaTi と イ ソ オ キ サ ゾ リ ン - N - オ キ シ ド の 2 kinds の products が have ら れ る こ と を shows し た. ま た, be 験 chemistry, computational chemistry の struck surface か ら の ア プ ロ ー チ に よ り, こ れ ら 2 kinds の products than が い る photocatalytic の acidification potential strong に く dependent す る こ と を Ming ら か に し た. Acidification is yuan potential に よ っ て light レ ド ッ ク ス catalyst against 応 を highly に suppression で き る こ と を shown し た this achievement は, CD ラ ジ カ ル の two quantitative resist の hang か り に も な り う る important な knowledge を and え る と expect さ れ る.

项目成果

Redox-regulated divergence in photocatalytic addition of α-nitro alkyl radicals to styrenes

• DOI: 10.1039/d0cc04821f
• 发表时间: 2020-09-25
• 期刊: CHEMICAL COMMUNICATIONS
• 影响因子: 4.9
• 作者: Tsuchiya, Yuto;Onai, Ryota;Ooi, Takashi
• 通讯作者: Ooi, Takashi