有機ケイ素還元剤による低原子価金属錯体の発生を鍵とした窒素―窒素多重結合活性化

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本研究代表者は、前周期遷移金属の低原子価金属錯体を用いた窒素―窒素多重結合の還元的切断反応および官能基化反応の検討を行ってきた。今回、切断したアゾ化合物のさらなる変換反応の一つとして、アゾ化合物を窒素源とした多置換ピロール合成反応に着目した。ピロールは最も単純な含窒素芳香族化合物の一つであり、多くの天然物や医薬品、染料、機能性物質などに含まれる基本骨格である。そのため多置換ピロールの合成意義は高く、簡便かつ効率的な合成手法の開発は重要な研究対象である。前年度までに、アルキンとアゾ化合物の環化反応による多置換ピロールの触媒的合成反応に対してバナジウム錯体とアニリン誘導体を組み合わせた触媒系が高い反応活性を示すことを明らかにしている。本触媒反応はアルキンとアゾ化合物のみを出発原料に用いており、出発原料由来の副生物を伴わないため、環境負荷が少なく原子効率に優れた反応である。本年度は本触媒反応の詳細な反応機構解析に注力し、コントロール実験、中間体の単離、速度論解析を行った。その結果、ビスイミドバナジウム５価錯体が本反応の活性種であることを明らかにした。実際に、別途合成単離したビスイミドバナジウム５価錯体を触媒に用いて本ピロール合成反応を行ったところ、高収率で目的のピロールが得られた。この結果は、アゾ化合物を窒素源とした有機合成反応の効率的な触媒系を開発する研究において重要な知見である。本研究成果は学術論文としてまとめ、アメリカ化学会の総合学術誌に掲載された。また、国内の学会でも発表を行った。