前周期遷移金属のσ結合メタセシス反応による触媒的炭素―水素結合官能基化反応の開発

有機合成反応は、反応性や選択性の善し悪しだけでなく、副生する廃棄物を最少にする環境調和性に優れた反応であることが強く求められている。これらの課題を解決する最も理想的な反応の一つは、炭素－水素結合活性化により生成する金属－炭素結合への不飽和結合の挿入反応による直接的炭素－水素結合官能基化反応である。前周期遷移金属錯体はその高いルイス酸性のため、σ 結合メタセシス機構による炭素－水素結合活性化反応に対し優れた反応性を示すことが知られている。そこで本申請者は、「前周期遷移金属のσ結合メタセシス反応による触媒的炭素－水素結合官能基化反応の開発」を博士課程における研究課題として設定した。本申請者は、医薬品や生理活性物質の基本骨格であるアルキルアミンの変換反応の有用な方法の一つであるオレフィンのヒドロアミノアルキル化反応に着目し、研究に取り組んできた。本反応は基質のアルキルアミンの窒素のα位の炭素－水素結合の活性化を鍵反応とし、従来の触媒条件では高温および長時間の反応時間が必要である。また、スチレン誘導体を基質に用いた場合に、生成物の位置選択性が大きく低下することが課題とされている。このような研究状況のなか、本申請者は、ハーフチタノセン錯体がアルキルアルミニウム存在下でオレフィンのヒドロアミノアルキル化反応において優れた分岐型選択性で良好に反応を進行させることを見出している。本申請者はこれまでに、実験的に反応機構解明に取り組んできた。本年度は、計算化学の手法を用い、活性種の低原子価チタンの振る舞いについての詳細を明らかにした。また、スイスのチューリッヒ工科大学の共同研究者らと反応溶液のHYCORE測定を行い、算出した反応中間体が実際に系中で生成していることを確かめた。

有機合成反応は、反応性や選択性の善し悪しだけでなく、副生する廃棄物を最少にする環境調和性に優れた反応であることが強く求められている。これらの課題を解決する最も理想的な反応の一つは、炭素－水素結合活性化により生成する金属－炭素結合への不飽和結合の挿入反応による直接的炭素－水素結合官能基化反応である。前周期遷移金属錯体はその高いルイス酸性のため、σ 結合メタセシス機構による炭素－水素結合活性化反応に対し優れた反応性を示すことが知られている。そこで本申請者は、「前周期遷移金属のσ結合メタセシス反応による触媒的炭素－水素結合官能基化反応の開発」を博士課程における研究課題として設定した。本申請者は、医薬品や生理活性物質の基本骨格であるアルキルアミンの変換反応の有用な方法の一つであるオレフィンのヒドロアミノアルキル化反応に着目し、研究に取り組んできた。本反応は基質のアルキルアミンの窒素のα位の炭素－水素結合の活性化を鍵反応とし、従来の触媒条件では高温および長時間の反応時間が必要である。また、スチレン誘導体を基質に用いた場合に、生成物の位置選択性が大きく低下することが課題とされている。このような研究状況のなか、本申請者は、ハーフチタノセン錯体がアルキルアルミニウム存在下でオレフィンのヒドロアミノアルキル化反応において優れた分岐型選択性で良好に反応を進行させることを見出している。本申請者はこれまでに、実験的に反応機構解明に取り組んできた。本年度は、計算化学の手法を用い、活性種の低原子価チタンの振る舞いについての詳細を明らかにした。また、スイスのチューリッヒ工科大学の共同研究者らと反応溶液のHYCORE測定を行い、算出した反応中間体が実際に系中で生成していることを確かめた。