2017 旭硝子財団 助成研究発表会 要旨集

110/223

シアノ官能基化反応の開発 京都大学大学院工学研究科教授 中尾佳亮 1. 研究の目的と背景 人類の豊かな現代生活を支える有用物質は，化学合成に大きく依存している。しかしながら現在の化学プロセスには，環境調和，省資源，安全性の観点から解決すべき課題はきわめて多い。持続可能社会の実現には，既存の化学プロセス，化学製品がもたらす環境負荷を大幅に低減する必要があるが，既知反応の改良では限界が見えており，新反応の創出がより一層求められている。 アルケンの二官能基化反応は，入手容易なアルケンから高度に官能基化された化合物を合成できるため有用である。なかでも，異なる二つの有機基を付加させる反応は複雑な炭素骨格を形成する強力な手法である。本研究では，炭素，酸素，窒素－シアノ基結合を遷移金属／ルイス酸協働触媒によって活性化し，不飽和化合物を挿入させるシアノ官能基化反応を開発してきた。一方我々は，銅触媒によるアルケンの還元あるいはホウ素化によってアルキル銅中間体を触媒的に生じさせ，パラジウム触媒存在下クロスカップリングさせる反応の開発に成功している。1,2)本研究では，これらの知見に基づいて，アルケンの二官能基化において導入できる有機基の拡張を目指して検討を行なった。その結果，有機ケイ素反応剤を用いるアルケンに対する共役付加によって触媒的に生じさせたアルキル銅を，パラジウム触媒存在下アリル化することによって，新規なアルケンの二官能基化反応の開発に成功した（図1）。従来，この種の反応には，グリニャール反応剤などの反応性の高い炭素求核剤を必要とするため官能基許容性に問題があった。 R1EWGEWGm = Si or B++C1–mC2–Xcat. Pd/CuXPdC2R1C1C2cat. Pdcat. CuEWGEWGR1C1CuEWGEWG+cooperative Pd/Cu catalysis 図1パラジウム／銅協働触媒による新規二官能基反応 2. 研究内容（実験、結果と考察） ベンザルマロノニトリル，（2-ヒドロキシメチルフェニル）ジメチルフェニルシランおよびアリル炭酸メチルをパラジウムおよび銅触媒存在下，100 ºCで6時間反応させ，配位子の最適化を行なった（図2）。パラジウム上のリン配位子として，トリフェニルホスフィンまたはトリ-n-プロピルホスフィンでは，中程度から良好な収率でアリルアリール化体が得られたが，トリ-t-ブチルホスフィンでは低収率となった。本反応では，二座配位子である1,2-ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン（dppe）や1,3-ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン（dppp）が効果的であった。銅上の配位子としてはN-ヘテロ環状カルベン（NHC）配位子が有効で，なかでも1,3-ビス（2,4,6-トリメチルフェニル）イミダゾール-2-イリデン（IMes）が最も効果的であり，より嵩高い1,3-ビス（2,6-ジイソプロピルフェニル）イミダゾール-2-イリデン（IPr）を用いると収率が大きく低下した。 PhCNCN+SiPhOH+Pd(OAc)2 (1.0 mol%)phosphine (P/Pd = 2)(NHC)CuCl (5.0 mol%)LiOtBu (20 mol%)1,4-dioxane, 100 ºC, 6 hPhPhCNCN0.30 mmolOCO2MeNNPh2PPPh2dpppIMesNNi-Pri-Pri-Pri-PrIPrPh2PPPh2dppePPhPhPhPn-Prn-Prn-PrPt-But-But-Bueffect of phosphines (w/(IMes)CuCl)effect of (NHC)CuCl (w/dppp)53%84%8%93%95%95%23%0.30 mmol0.30 mmol 図2配位子の最適化 最適条件下，基質適用範囲を調査した（図3）。具体的有機ケイ素反応剤のアリール基としては，パラ位にメトキシ基を有する電子豊富なものや，オルト位にメチル基を有して反応点近傍の立体障害が大きなものが導入可能であった。アリール基以外にも，アルケニル基やアルキル基の付加も進行し，対応するカルボアリル化生成物が良好な収率で得られた。電子不足アルケンとして，電 −100−発表番号　49〔中間発表〕