7族元素を用いるC-H結合活性化を基盤とする有機合成反応の開発

使用第 7 族元素开发基于 C-H 键活化的有机合成反应

基本信息

批准号：
08J06785
负责人：
仁科勇太
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

単純な有機化合物から複雑な化合物を合成するには、数段階にわたる炭素-炭素結合(C-C結合)形成と官能基変換を組み合わせることになるため、効率の高い合成反応の開発が望まれている。有機ハロゲン化合物を用いる反応では、あらかじめ基質分子内にハロゲン原子(X)の導入が必要であり、反応後にそのハロゲンが不要な塩として副生する。これに対し、有機化合物中に多く存在する炭素-水素結合(C-H結合)から直接にC-C結合が形成できれば、C-H結合を一旦、C-X結合などに変換する必要がなく、反応ステップ数も減るとともに、当然ながら反応のあとにハロゲン塩が副生しない。C-H結合活性化反応の適用限界を拡げることは、有機合成において、重要なことである。本研究では、有機合成の触媒として使われることが少なかった7族元素の触媒作用を明らかにし、新しいコンセプトに基づいて反応開発を行なった。その結果、C-H結合活性化反応の適用範囲を拡げ、実用的で一般的な合成手法へと展開することができた。具体的には、これまではベンゼン環上のC-H結合活性化が大部分を占めていたが、本研究ではそれをアルケンのC-H結合活性化へと展開した。C-H結合へ挿入する分子も極性をもたないアルキンからアルデヒドのような分極したものまで、幅広い基質で適用できる反応条件を見いだすことができた。さらに現在は、より一般的な基質であるアルカンのC-H結合を直接変換する反応の開発を行なっている。従来、有機合成の原料として認識されていなかった炭化水素を用いた効率的な反応につながる可能性を秘めている。

从简单的有机化合物合成复杂的化合物需要经过几个步骤结合碳-碳键（C-C键）的形成和官能团的转化，因此需要开发高效的合成反应。在使用有机卤素化合物的反应中，需要预先将卤原子(X)导入底物分子中，反应后，该卤素作为不需要的盐作为副产物生成。另一方面，如果C-C键可以直接由有机化合物中丰富的碳-氢键（C-H键）形成，则不需要将C-H键转化为C-X键等，并且反应次数也减少了。当然，反应后不会产生副产物卤素盐。扩大C-H键活化反应的应用范围在有机合成中具有重要意义。在这项研究中，我们阐明了很少用作有机合成催化剂的第7族元素的催化作用，并基于新概念开发了反应。因此，我们能够扩大C-H键活化反应的应用范围，并将其发展成为一种实用且通用的合成方法。具体来说，到目前为止，大多数活化都是基于苯环上的C-H键活化，但在本研究中，我们将其扩展到烯烃上的C-H键活化。我们能够找到适用于各种底物的反应条件，从非极性炔烃到极性分子，例如插入 C-H 键的醛。此外，我们目前正在开发一种直接转化烷烃（更常见的底物）C-H键的反应。它有可能利用碳氢化合物进行有效的反应，而碳氢化合物尚未被认为是有机合成的原料。