2017 旭硝子財団 助成研究発表会 要旨集

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金属と不飽和結合との協働作用による炭素－水素結合活性化金属と不飽和結合との協働作用による炭素－水素結合活性化金属と不飽和結合との協働作用による炭素－水素結合活性化金属と不飽和結合との協働作用による炭素－水素結合活性化中央大学 研究開発機構 機構助教南 安規研究の目的と背景本研究では，不飽和結合と低原子価遷移金属との協働作用による脂肪族炭素－水素結合（以下，C–H結合と称する．）を含むいろいろなC–H結合を直接活性化し，反応利用する，低エミッション型のあらゆる化合物を構築する有機合成手法の確立を目的とした．具体的には，①脂肪族C–H 結合を活性化する反応，②アルキノキシ基とパラジウム触媒による反応の汎用性拡大，③アルキノキシ基以外の不飽和結合官能基を配向基に利用できる手法の達成を目指して研究を進めた． 近年，有機分子内に数多く存在するC–H結合を直截的に有機合成反応が環境調和に優れた手法として，また新しい骨格を有する有機化合物の合成手段としてますます注目を集めている．なかでも，C–H結合をアルキンなどの不飽和結合へ付加させて新たに結合を形成する反応は，原理上100%原子効率で生成物が得られるため，理想的な有機合成反応である．この種の反応は，C–H 結合をどのように活性化するかが重要となる．代表的な方法である隣接基の一種である配向基の利用は，望みの位置のC–H 結合を容易に活性化できるが，後に変換しづらいものが多く，汎用性に欠けていた．これに対して，あらゆる有機物に容易に導入でき，また変換できる官能基を配向基として利用できれば，実用性の高いC–H 結合活性化を実現できる． 私は，不飽和結合基そのものを配向基に利用することを考えた．不飽和結合は金属へ簡単に配位することが知られているが，窒素などのσ配位子と比べて十分に強い配位力がなく，また付加反応に対する高い反応性のために配向基の利用は困難だった．私は不飽和結合の低原子価金属錯体への逆供与による配位を促すことにより，求電子的に金属と強く相互作用させる方法を考えた．この着想に基づき，私は酸素をアルキニル基に連結させたアルキノキシ基（–OC≡C–）に着目した．酸素原子の非共有電子対によりケテンに似た双極性の共鳴構造をとり，高い求電子性を有すると考えられたためである．この仮説に従い研究を進めたところ，アルキノキシ基の近傍のC–H結合がこれまで困難だった0価パラジウム触媒により切断できことを見つけた． 2. 研究内容 脂肪族脂肪族脂肪族脂肪族結合活性化結合活性化結合活性化結合活性化 アルキニルエーテルを用いて表記結合の活性化，続く変換反応を検討した．その結果，2,6位の両方にBu基を有する アリールブチルジメチルシリルアルキニルエーテルを触媒量のパラジウム(0)錯体Pd(dba)2とPBu3，ピバル酸(10 mol%)を用いて90 °Cで加熱すると，ブチル基の末端C–H結合が活性化され，分子内でアルキノキシ基に付加した生成物，2メチレンクロマンが収率よく生成した（図1）1．基質の4位メチル基をメトキシ基，アミノ基，アリール基，ビニル基に替えても反応が進行した．一方，2,6位両方のブチル基は必須であり，ブチル基の一方を別の置換基を有する基質，また2,6位にイソプロピル基を有する基質を用いると，反応は全く進行しなかった．生成物を発生させた反応溶液中に酢酸を加えて加熱すると，異性化してクロメンに変換した（図2）． 図1 分子内ヒドロアルキル化 図2 分子内ヒドロアルキル化，続く異性化 の2位シリルメチル基は高い求核性を有すると考えられた．実際に，電子不足アルデヒドまたはケトンとの反応を検討したところ，3位または2位メチル基が付加した生成物，が得られた（図3）． 付加環化反応の一般化付加環化反応の一般化付加環化反応の一般化付加環化反応の一般化 アルキニルアリールエーテルとイソシアナートとの反応をPd(OAc)2/PCy3/Zn(OAc)2触媒を用いて反応させると，アルキニルアリールエーテルのオルト位C–H結合活 −6−発表番号　3〔中間発表〕