ニッケル触媒を用いた炭素－水素結合直接変換反応の開発と応用

镍催化剂碳氢键直接转化反应的开发及应用

基本信息

批准号：
13J03280
负责人：
武藤慶
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

遷移金属触媒を用いた芳香環連結反応は、最も進展が著しい有機合成分野の一つである。従来、鈴木宮浦カップリング反応などの、パラジウム触媒を用いたアリール金属種とハロゲン化アリールとのクロスカップリングがビアリール合成のスタンダードとして頻用されてきた。近年ではこの従来法が抱える、多段階プロセス問題、ハロゲン問題、そして高価な金属触媒の使用といった問題点の解決に向けた、より理想的な方法論の開拓研究が注目されている。本研究では、上記の課題を解決すべく、1)調製に多段階を要するアリール金属種に代わり、その原料である芳香環を直接反応させる、2)ハロゲン化アリールに代わりハロゲンを含まないフェノール誘導体をカップリング剤に用いる、3)高価なパラジウム触媒に代わり、安価なニッケルを金属触媒に用いる、といった3つを同時に満たす新規クロスカップリング反応の開発研究を行った。その結果、新たなニッケル触媒を用いることで、オキサゾールやチアゾールのC-H結合とフェノール誘導体のC-O結合を切断し、連結させるC-H/C-Oカップリングの開発に成功した。反応開発にとどまらず、様々な生物活性物質の迅速合成へと応用展開することができた。さらに、反応中間体の単離、速度論実験などの実験化学と、量子化学計算が連動した機構解明研究を行い、触媒サイクルと新たなニッケル触媒の反応性を明らかにすることにも成功した。これらの研究で得た機構的知見をもとに、反応条件の再検討へとフィードバックすることで、エノール誘導体を用いたアゾールの直接アルケニル化や、イミダゾールとフェノール誘導体とのC-H/C-Oカップリング反応の開発へと展開することができた。

过渡金属催化剂芳环连接反应是有机合成最明显的领域之一。过去，使用钯催化剂（例如铃木宫颈偶联反应）将芳基金属物质与芳基卤化物的交叉偶联经常被用作二氮合成的标准。近年来，对更理想的方法的研究一直在引起人们对解决常规方法（例如多阶段过程问题，卤素问题以及使用昂贵的金属催化剂）所面临的问题的关注。 In this study, in order to solve the above problems, we conducted research into a novel cross-coupling reaction that simultaneously satisfies three things: 1) replacing the aryl metal species that require multiple steps to prepare, directly reacting the aromatic ring, which is the raw material, 2) replacing aryl halides with halogen-free phenolic derivatives as coupling agents, and 3) replacing expensive palladium catalysts with inexpensive nickel as metal催化剂。结果，我们成功地开发了C-H/C-O耦合，通过使用新的镍催化剂将羟唑或噻唑的C-H键与苯酚衍生物的C-O键联系起来。不仅有可能发展反应，而且还可以快速合成各种生物活性物质。此外，我们与量子化学计算一起进行了机理阐明研究，例如反应中间体和动力学实验的分离，并成功地揭示了催化循环和新的镍催化剂的反应性。基于从这些研究中获得的机械结果，反馈是为了重新审查反应条件，并有可能使用烯醇衍生物直接开发氮唑的直接烷基化，并在咪唑和苯酚衍生物之间发展C-H/C-O偶联反应。