Exploration of Sustainable Organic Synthesis Using Abundant and Stable Compounds

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地球上の限りある資源を有効活用する技術の開発は、持続可能な社会の構築に欠かせない。本研究では、資源豊富でありながらこれまで固定観念や反応性制御の困難さのために発展途上にあったモリブデンとナトリウムの化学の開拓を通して、入手容易な化合物を用いたサステイナブル有機合成法の開発を目指す。[1]モリブデン化学の開拓：本年度は、モリブデン－キノン触媒を用いたカルボニル化合物の脱酸素カップリングによるオレフィンおよび芳香族炭化水素合成反応（触媒的Tyrlik-Mukaiyama-McMurry反応）に関する研究成果を学術論文として報告した。また、モリブデン触媒と有機金属反応剤を用いる炭素－塩素結合および炭素－フッ素結合の切断を経るカップリング反応を開発した。[2]有機ナトリウム化学の開拓：地球上に豊富に存在し安価なナトリウムは、資源偏在や価格高騰のリスクを抱えるリチウムの代替として魅力的である。本研究では、ナトリウム分散体を活用することで有機ナトリウム化学にブレークスルーを起こし、1世紀近くにわたり有機化学において支配的であった有機リチウム化学への依存からの脱却を目指す。本年度は、鉄触媒を用いる有機ナトリウムのホモカップリングおよびクロスカップリング反応について、反応条件最適化および基質一般性調査を行った。以前報告した有機ナトリウムのクロスカップリング反応には希少で毒性のあるパラジウム触媒が必要であったが、豊富・安価・低毒性な普遍金属の代表格である鉄の触媒利用を達成した点で重要な成果であると考えられる。これとは別に、金属ナトリウム分散体を用いるピリジンの脱水素二量化による2,2’-ビピリジン合成法を開発した。生成物への混入が問題となる遷移金属触媒の使用や高温・長時間反応という既知手法の欠点を克服した。