Aerobic C(sp3)-H functionalization for the synthesis of heterocyclic compounds

用于合成杂环化合物的需氧 C(sp3)-H 官能化

基本信息

批准号：
21K06470
负责人：
熊田佳菜子
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

遷移金属触媒を用いたsp3炭素－水素結合の直截的な官能基化による複素環化合物の合成法は，アトムエコノミー（原子効率）・ステップエコノミー（短工程）に優れた有用な手法である．しかしながらこれまでの報告は，金属や超原子価ヨウ素，過酸化物等の酸化剤を化学量論量以上用いており，安価な試薬を用いた廃棄物を出さない新規化学プロセスの開発が求められている．今回私は，銅と酸素分子から形成される copper-oxo 錯体を用いることで，分子状酸素を酸化剤としたsp3炭素－水素結合官能基化反応が進行し，含窒素および含酸素複素環骨格の構築が可能になると考え研究を行った．C(sp3)-H 結合官能基化による新たなイソキサゾリン骨格構築法の開発を目指し，研究を行った．初めに，(Z)-2,2-Dimethyl-1,3-diphenylpropan-1-one oximeをモデル基質とし，反応条件の検討を行った．検討の結果，Cu(OAc)2 5 mol%, 4-methoxypyridine 20 mol%, DCE溶媒中, 100 °C, 酸素雰囲気下にて反応を行うと高収率でイソキサゾリンが得られた．続いて本最適条件を用いて基質適用範囲の検討を行った．オキシム側のベンゼン環上の置換基，および，オキシムβ位に隣接するベンゼン環上の置換基についてはその電子状態に関わらず，いずれの基質においても良好に反応が進行した．さらに，アミドオキシムを基質として本反応条件に付すことにより，オキサジアゾリン骨格も構築可能であった．

利用过渡金属催化剂直接官能化sp3碳氢键合成杂环化合物是一种具有优异原子经济性和步骤经济性的有用方法。然而，之前的报告使用了超过化学计量的氧化剂，例如金属、高价碘和过氧化物，因此需要开发使用廉价试剂且不产生废物的新化学工艺。这次，我证明了通过使用由铜和氧分子形成的铜氧配合物，以分子氧作为氧化剂进行sp3碳氢键官能化反应，并进行了含氮和含氧杂环骨架的研究的想法是有可能建造一个我们进行研究的目的是开发一种利用 C(sp3)-H 键功能化构建异恶唑啉骨架的新方法。首先，我们使用 (Z)-2,2-二甲基-1,3-二苯基丙-1-酮肟作为模型底物研究了反应条件。研究结果表明，当在含有 5 mol% Cu(OAc)2 和 20 mol% 4-甲氧基吡啶的 DCE 溶剂中、在 100 °C 和氧气气氛下进行反应时，可以高收率地获得异恶唑啉。接下来，我们使用这些最佳条件研究了基材应用的范围。无论肟侧苯环上的取代基和与肟β位相邻的苯环上的取代基的电子状态如何，所有底物的反应均顺利进行。此外，通过以偕胺肟为底物在该反应条件下，可以构建恶二唑啉骨架。