Exploration of Sustainable Organic Synthesis Using Abundant and Stable Compounds

利用丰富且稳定的化合物进行可持续有机合成的探索

基本信息

批准号：
22H02125
负责人：
浅子壮美
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

地球上の限りある資源を有効活用する技術の開発は、持続可能な社会の構築に欠かせない。本研究では、資源豊富でありながらこれまで固定観念や反応性制御の困難さのために発展途上にあったモリブデンとナトリウムの化学の開拓を通して、入手容易な化合物を用いたサステイナブル有機合成法の開発を目指す。[1]モリブデン化学の開拓：本年度は、モリブデン－キノン触媒を用いたカルボニル化合物の脱酸素カップリングによるオレフィンおよび芳香族炭化水素合成反応（触媒的Tyrlik-Mukaiyama-McMurry反応）に関する研究成果を学術論文として報告した。また、モリブデン触媒と有機金属反応剤を用いる炭素－塩素結合および炭素－フッ素結合の切断を経るカップリング反応を開発した。[2]有機ナトリウム化学の開拓：地球上に豊富に存在し安価なナトリウムは、資源偏在や価格高騰のリスクを抱えるリチウムの代替として魅力的である。本研究では、ナトリウム分散体を活用することで有機ナトリウム化学にブレークスルーを起こし、1世紀近くにわたり有機化学において支配的であった有機リチウム化学への依存からの脱却を目指す。本年度は、鉄触媒を用いる有機ナトリウムのホモカップリングおよびクロスカップリング反応について、反応条件最適化および基質一般性調査を行った。以前報告した有機ナトリウムのクロスカップリング反応には希少で毒性のあるパラジウム触媒が必要であったが、豊富・安価・低毒性な普遍金属の代表格である鉄の触媒利用を達成した点で重要な成果であると考えられる。これとは別に、金属ナトリウム分散体を用いるピリジンの脱水素二量化による2,2’-ビピリジン合成法を開発した。生成物への混入が問題となる遷移金属触媒の使用や高温・長時間反応という既知手法の欠点を克服した。

在地球上有效利用有限资源的技术的发展对于建立可持续社会至关重要。这项研究旨在通过开发钼和钠化学的开发，使用易于获得的化合物来开发可持续的有机合成方法，这些化合物的资源丰富，但由于刻板印象和控制反应性的难度而一直在发展。 [1]钼化学的发展：今年，我们在学术论文中报道了烯烃合成和芳族烃合成的结果（催化tyrlik-mukaiyama-mcmurry反应），通过使用丙二酮化合物的脱氧化合物偶联偶联偶联。此外，开发了偶联反应，涉及使用钼催化剂和有机金属反应物裂解碳氯键和碳氟键。 [2]有机钠化学的发展：钠在地球上富裕且廉价的钠是锂的一种有吸引力的替代品，锂的替代品有资源分配不均和价格上涨的风险。这项研究旨在通过利用钠分散剂来突破有机钠化学，并摆脱对有机锂化学的依赖，在有机化学中一直占据了近一个世纪的占主导地位。今年，我们对使用铁催化剂对有机钠的均耦合和交叉偶联反应进行了对反应条件和底物一般性调查的优化。先前报道的有机钠的交叉偶联反应需要一种罕见的和有毒的钯催化剂，但被认为是实现铁的使用，这是一种代表性的一般金属，这是一种具有丰富，廉价和低毒性的一般金属。另外，开发了一种使用金属钠分散体通过吡啶脱氢而合成2,2'-双吡啶的方法。已经克服了已知方法的缺点，例如使用过渡金属催化剂，这些催化剂在产品污染中存在问题，高温和长期反应是有问题的。