触媒的タンデムC(sp3)-H変換で拓く環境調和型有機合成の新展開

有機化合物中に普遍的に存在するアルキル基の炭素-水素結合は、多くの化学反応に不活性であり、これを直接有機分子の骨格構築に利用することは困難であった。本研究では、不活性なC(sp3)-H結合の活性化を起点とし、複数のC(sp3)-H結合の切断と炭素-炭素および炭素-ヘテロ元素の結合形成を連続的に行う「触媒的タンデムC(sp3)-H変換」の開発を目的とし、本年度は交付申請書研究計画に記載した研究項目1および2を実施した。研究項目1: エチレンガスとフェノールおよびアニリンの分子間タンデムC(sp3)-H変換反応による複素芳香環構築反応の開発エチレンガスとo-メチルフェノールを用いたタンデムO-H/C(sp3)-H変換反応について、反応機構解明に取り組んだ。反応中に経由すると想定される中間体化合物を調製し、これらの反応挙動を評価した。その結果、当初想定したフェノールのO-H結合がエチレンに分子間付加する反応過程よりも、オルト位のメチル基C(sp3)-H結合がエチレンに分子間付加する反応過程の方が有利に進行することを明らかにした。また、この検討で得られた知見を基に、エチレンガスとo-メチルアニリンを用いたタンデムN-H/C(sp3)-H変換反応によるインドール合成法を確立した。研究項目２: 非対称型二座キラルリン配位子の開発非対称型二座キラルリン配位子の開発に先だって、研究項目１のエチレンガスとo-メチルアニリンの反応に有効な非キラルリン配位子の開発に取り組んだ。その結果、立体的に嵩高く電子供与性の強いアリール基をリン上に有し、かつ配位鋏角が狭い二座リン配位子の有効性を見出した。非対称型二座キラルリン配位子の開発には至らなかったものの、今回の知見は有益な基盤的知見となる。

有機化合物中に普遍的に存在するアルキル基の炭素-水素結合は、多くの化学反応に不活性であり、これを直接有機分子の骨格構築に利用することは困難であった。本研究では、不活性なC(sp3)-H結合の活性化を起点とし、複数のC(sp3)-H結合の切断と炭素-炭素および炭素-ヘテロ元素の結合形成を連続的に行う「触媒的タンデムC(sp3)-H変換」の開発を目的とし、本年度は交付申請書研究計画に記載した研究項目1および2を実施した。研究項目1: エチレンガスとフェノールおよびアニリンの分子間タンデムC(sp3)-H変換反応による複素芳香環構築反応の開発エチレンガスとo-メチルフェノールを用いたタンデムO-H/C(sp3)-H変換反応について、反応機構解明に取り組んだ。反応中に経由すると想定される中間体化合物を調製し、これらの反応挙動を評価した。その結果、当初想定したフェノールのO-H結合がエチレンに分子間付加する反応過程よりも、オルト位のメチル基C(sp3)-H結合がエチレンに分子間付加する反応過程の方が有利に進行することを明らかにした。また、この検討で得られた知見を基に、エチレンガスとo-メチルアニリンを用いたタンデムN-H/C(sp3)-H変換反応によるインドール合成法を確立した。研究項目２: 非対称型二座キラルリン配位子の開発非対称型二座キラルリン配位子の開発に先だって、研究項目１のエチレンガスとo-メチルアニリンの反応に有効な非キラルリン配位子の開発に取り組んだ。その結果、立体的に嵩高く電子供与性の強いアリール基をリン上に有し、かつ配位鋏角が狭い二座リン配位子の有効性を見出した。非対称型二座キラルリン配位子の開発には至らなかったものの、今回の知見は有益な基盤的知見となる。