Catalytic Activation of Chemical Bonds between Quaternary Carbon Atoms

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分子性触媒を用いて炭素-炭素結合を自在に変換する反応の開発は、現代化学でも挑戦的な課題の一つである。特に、環歪みのない炭素-炭素単結合の変換は現在の触媒技術を用いても極めて難しい。これは、一般的な炭素-炭素単結合の切断法の鍵中間体が、遷移金属と炭素-炭素 σ 結合周辺との立体反発により生成しにくいためである。申請者は、電子移動に注目した新しい方法論を着想し、分子性触媒を用いて四級炭素間の炭素-炭素結合の切断を実現した。本研究の目的は、その知見を足掛かりに、四級炭素間の炭素-炭素結合を触媒的に変換するための学術的知的基盤を構築することにある。さらに、その知見に基づいて、四級炭素間の炭素-炭素結合変換を基軸とする、効率的な触媒反応の開発に取り組む。申請者は、四級炭素間の炭素-炭素結合変換を鍵要素とするオレフィンのヒドロアルキル化反応を開発している。前年度までに、ニッケルホスフィン錯体と反応基質との化学量論反応を検討して、２つのカルバニオン配位子を有する反応中間体の構造決定を実現した。しかしながら、そのカルバニオン中間体の安定性が低くく、鍵となる中間体の反応性を調査することは困難であった。そこで、当該年度では中間体の安定化を図るため、(i) 高電子供与性 NHC 配位子を導入と (ii) カルバニオン周りへの電子吸引性置換基の導入を検討した。その結果、これらをともに取り入れることで、中間体の安定化を実現することができた。また、中間体の解析から、２つのカルバニオン配位子間にπ共役系が拡張し、その共鳴安定化効果が切断反応の重要な駆動力となっていることを明らかにした。今後は、これらの知見を基に、カルバニオン中間体の反応性の探索、更なる反応の高効率化に取り組む。