銅触媒による炭素－水素結合切断を鍵とする含窒素複素環化合物の新規合成法の開発

开发以铜催化碳氢键断裂为关键的含氮杂环化合物合成新方法

基本信息

批准号：
17J00349
负责人：
高松一貴
金额：
$ 1.22万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

フェノールは製薬や材料、食品の分野で重要な化合物群であるため、その効率的な変換反応の開発は重要な研究課題である。フェノールの直接的な官能基化法として、芳香族求電子置換反応が古くから用いられている。また近年では、ラジカル種を用いた官能基化反応も報告されている。しかし、これらの反応では、求電子種がフェノールの電子豊富なオルト位及びパラ位の双方で反応するため、位置選択性や基質の適用範囲に改善点が残されている。これらに代わる手法として、フェノールの酸素原子上に導入した配向基を足掛かりとする、オルト位選択的C-H官能基化が研究されている。これらの反応では、主として単座配向基が用いられている。しかし、これまでパラジウムやロジウムのような高価な金属触媒を用いる必要があった。一方、二座配向基を用いることで、単座配向基では困難であった炭素ー水素結合の切断を伴うカップリング反応が近年報告され始めている。多くの研究者によって、カルボン酸やアミンに対する多くの二座配向基が開発され、いまやC-H官能基化はカルボン酸やアミン修飾の強力な方法論となっている。それに対して、フェノールに対してこのような二座配向基の概念を利用したC-H活性化反応はほとんど研究されていない。唯一の例として、量論量のプラチナを用いたメタラサイクル形成が報告されているが、触媒反応への展開は全く行われていない。このような背景のもと、安価な遷移金属触媒を用いたフェノールのC-H結合官能基化を達成するために、種々の二座配向基を検討した結果、銅触媒及び空気存在下、フェナントロリン型の二座配向基を有するフェノール誘導体とジアリールアミンを用いると、C-H結合直接アミノ化反応が進行することを見いだした。また、銅塩存在下、同様のフェノール誘導体とオルトニトロ安息香酸を用いると脱炭酸アリール化反応が進行することも見いだした。

苯酚是医药、材料和食品领域的一类重要化合物，因此开发苯酚的高效转化反应是一个重要的研究课题。亲电芳族取代反应作为苯酚的直接官能化方法已被长期使用。近年来，还报道了使用自由基物种的官能团反应。然而，在这些反应中，由于亲电物质在苯酚的富电子邻位和对位都发生反应，因此在区域选择性和底物适用性方面仍有改进的空间。作为替代方法，已经研究了使用在苯酚的氧原子上引入的定向基团的邻位选择性C-H官能化。在这些反应中，主要使用单齿导向基团。然而，到目前为止，一直需要使用昂贵的金属催化剂，例如钯或铑。另一方面，近年来，已经开始有报道使用二齿导向基团来实现涉及碳-氢键断裂的偶联反应，而这是单齿导向基团难以实现的。许多研究人员开发了许多用于羧酸和胺的双齿导向基团，C-H官能化现已成为羧酸和胺改性的强大方法。相比之下，使用酚类双齿导向基团概念的C-H活化反应几乎没有被研究过。报道的唯一例子是使用化学计量的铂形成金属环，但尚未进行催化开发。在此背景下，为了使用廉价的过渡金属催化剂实现苯酚的C-H键官能化，我们研究了各种双齿导向基团，发现使用具有双齿导向基团的苯酚衍生物和二芳基胺进行C-H键的直接胺化反应。我们还发现，当在铜盐存在下使用类似的苯酚衍生物和邻硝基苯甲酸时，脱羧芳基化反应会发生。