前周期遷移金属のσ結合メタセシス反応による触媒的炭素―水素結合官能基化反応の開発

利用早期过渡金属的σ键复分解反应开发催化碳氢键功能化反应

基本信息

批准号：
19J20196
负责人：
井上まりこ
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

有機合成反応は、反応性や選択性の善し悪しだけでなく、副生する廃棄物を最少にする環境調和性に優れた反応であることが強く求められている。これらの課題を解決する最も理想的な反応の一つは、炭素－水素結合活性化により生成する金属－炭素結合への不飽和結合の挿入反応による直接的炭素－水素結合官能基化反応である。前周期遷移金属錯体はその高いルイス酸性のため、σ 結合メタセシス機構による炭素－水素結合活性化反応に対し優れた反応性を示すことが知られている。そこで本申請者は、「前周期遷移金属のσ結合メタセシス反応による触媒的炭素－水素結合官能基化反応の開発」を博士課程における研究課題として設定した。本申請者は、医薬品や生理活性物質の基本骨格であるアルキルアミンの変換反応の有用な方法の一つであるオレフィンのヒドロアミノアルキル化反応に着目し、研究に取り組んできた。本反応は基質のアルキルアミンの窒素のα位の炭素－水素結合の活性化を鍵反応とし、従来の触媒条件では高温および長時間の反応時間が必要である。また、スチレン誘導体を基質に用いた場合に、生成物の位置選択性が大きく低下することが課題とされている。このような研究状況のなか、本申請者は、ハーフチタノセン錯体がアルキルアルミニウム存在下でオレフィンのヒドロアミノアルキル化反応において優れた分岐型選択性で良好に反応を進行させることを見出している。本申請者はこれまでに、実験的に反応機構解明に取り組んできた。本年度は、計算化学の手法を用い、活性種の低原子価チタンの振る舞いについての詳細を明らかにした。また、スイスのチューリッヒ工科大学の共同研究者らと反応溶液のHYCORE測定を行い、算出した反応中間体が実際に系中で生成していることを確かめた。

对有机合成反应的需求很大，不仅是反应性和选择性的好或坏，而且是出色的环境和谐副产品废物。解决这些问题的最理想的反应之一是将不饱和键插入由碳 - 氢键激活形成的金属碳键中，直接碳氢键功能化反应。由于其高刘易斯酸度，已知前期过渡金属复合物通过σ键化学机制表现出对碳 - 氢键激活反应反应的出色反应性。因此，该申请人为他的博士学位课程设定了研究主题：“通过前循环过渡金属的σ-键复化反应的催化碳 - 氢键功能化反应的发展”。该申请人一直在研究烯烃的氢氨基烷基化反应，这是烯烃的氢氨基烷基化反应，这是烷基胺转化的有用方法之一，烷基胺是药物和生理活性物质的基本骨架。该反应涉及在底物烷基胺的氮氮位置激活碳 - 氢键，而常规的催化条件需要高温和较长的反应时间。此外，当将苯乙烯衍生物用作底物时，问题是产品的区域选择性大大降低。在这种研究状况中，申请人发现，一半的钛晶体复合物在烷基铝存在的情况下，烯烃反应的分支选择性很好。申请人一直在实验阐明反应机制。今年，我们使用计算化学技术来阐明低价钛的活性物种的行为。此外，与瑞士苏黎世技术研究所的合作者在反应溶液上进行了Hycore测量，并确认计算出的反应中间体实际上是在系统中产生的。