不活性炭素水素結合の活性化に基づく新規直接的不斉触媒反応の開発研究

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遷移金属触媒を用いた不活性C-H結合の直截的官能基化反応は、高い原子効率を有し、また合成ルートの単工程化を可能にする可能性を持つ非常に優れた反応である。これまでその多くはパラジウム、ロジウムなどの高価な金属触媒を用いる必要性があり、また基質一般性も不十分であるなどの課題を残している。前年度までに、三価のカチオン性コバルト触媒がロジウム触媒と類似の触媒活性を有しており、2一フェニルピリジン類のオルト位C-H結合の求電子への付加反応を進行させることを見出し、これを用いてインドールの2位選択的なイミンへの付加反応を達成している。本反応の不斉化は反応の可逆性、キラル触媒の低反応のため非常に困難であった。そこでコバルト触媒の一般性の拡大を目指すこととした。インドールの2位官能基化は、イミンへの付加反応だけでなく、スルホニルアジドを用いたアミド化も可能であった。この反応の検討においては、Cp*Co(CO)I2錯体と適切な銀塩を用いる条件を見出した。これにより錯体のカウンターアニオンを容易に変更することや、反応温度をより低下させることが可能になり、高い一般性が期待できる。またカルバモイル基で保護されたインドールとアルキンの反応では、アルケニルコバルト中間体からカルバモイル基に求核反応が進行し、pyrroloindolone骨格を与えた。この環化反応は既存のロジウム触媒ではほとんど進行せず、中間体の顕著な反応性の違いが示唆された。これまでのイミンへの付加やアミド化はロジウム触媒で既に報告されていた反応であるが、この環化反応はコバルト触媒特有の反応を見出した最初の例となる。さらに共同研究者と共に、メタラサイクル中間体の単離・構造決定と計算化学によって、この特有の反応性がコバルトの低い電気陰性度に由来する、炭素-コバルト結合の分極の大きさに由来するという知見を得た。