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。

开发有效利用地球有限资源的技术对于建设可持续发展的社会至关重要。在这项研究中，我们将通过探索钼和钠的化学，利用容易获得的化合物开发一种可持续的有机合成方法，钼和钠资源丰富，但由于刻板印象和控制反应性的困难而尚未得到开发。 [1] 开创性的钼化学：今年，我们将在学术论文中发表关于使用钼-醌催化剂对羰基化合物进行脱氧偶联的烯烃和芳烃合成反应（催化 Tyrlik-Mukaiyama-McMurry 反应）的研究成果。我们还开发了一种偶联反应，涉及使用钼催化剂和有机金属试剂裂解碳-氯和碳-氟键。 [2] 发展有机钠化学：钠在地球上储量丰富且价格低廉，是锂的有吸引力的替代品，而锂面临着资源分布不均和价格上涨的风险。在这项研究中，我们的目标是利用钠分散体在有机钠化学方面取得突破，摆脱对有机锂化学的依赖，这种依赖主导了有机化学近一个世纪。今年，我们优化了反应条件，并研究了使用铁催化剂进行有机钠自偶联和交叉偶联反应的底物的通用性。之前报道的有机钠交叉偶联反应需要一种稀有且有毒的钯催化剂，但重要的是我们已经实现了使用铁作为催化剂，铁是一种丰富、廉价、低毒的代表通用金属。被认为是一个重要的结果。另外，我们开发了一种使用金属钠分散体通过吡啶脱氢合成2,2'-联吡啶的方法。我们克服了已知方法的缺点，例如使用过渡金属催化剂和高温、长时间反应，造成产品污染的问题。