[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

触媒的C-H活性化型ホウ素化反応

[スポンサーリンク]

 

先日、John F. Hartwig教授(イリノイ大学ウルバーナ・シャンペーン)の講演を聴いてきました。

Hartwig教授は金属触媒を用いる斬新な有機合成反応開発をテーマとする、世界的に著名な研究者です。

Buchwald-Hartwigクロスカップリングの開発により一躍有名になりました。彼の名を冠するこの人名反応は、材料・医薬など分野を選ばず、世界中で広く使われる反応の一つとなっています。Hartwigラボのプロダクティビティは極めて高く、オリジナリティ高い触媒・反応が続々と報告され続けています。

今回の講演では、ロジウム・イリジウム触媒を用いるC-H結合活性化型ホウ素化反応[1]をメインに話しておられました。

ロジウム触媒

hatwig_lect_1.gif何の官能基も存在しない直鎖アルカンにおいて、末端位選択的にC-Hホウ素化が起こせる大変斬新な反応です。Science掲載の栄誉[2]を獲得したのも全く不思議ではありません。

メカニズムはまだ明確になってない箇所が多く、現在でもその機構解析研究は続けられているようです。それに関する論文が近年公表[3]されており、講演ではそれについてしゃべっておられました。金属触媒のメカニズムを解説しようとすると、得てして話が複雑になりがちなのですが、彼の説明は大変上手く、クリアで分かりやすいプレゼンでした。

詳細は論文を読んでいただくとして、要点だけ解説します。
Cp*ロジウム錯体とジボランが反応することで、まずはロジウムヒドリドボリル錯体が生成します。これからピナコールボランが脱離し、配位不飽和16電子錯体が生成してきます。これがσ-bond metathesis型経路でC-H結合活性化に関与します。(2010.2.20訂正)

hatwig_lect_2.gif
なぜ末端アルキルだけに選択的に進行するのか、ということに関しても謎が多い模様。H/D同位体交換実験などによれば、一級C-H・二級C-Hどちらも可逆的活性化されるようですが、一級のほうがより反応性が高い。またC-B結合生成過程は二級アルキルの方が圧倒的に遅く、計算からも二級C-Hのほうがより高エネルギー経路をとるそうで、それゆえ一級選択的に進むのではないか、とのこと。

hatwig_lect_3.gif

イリジウム触媒

hatwig_lect_4.gif

北大の宮浦・石山らと共同開発によるイリジウム触媒を用いるC-Hボリル化[4a]。この反応も大変実用的であり、数々の基礎研究へと応用されている知る人ぞ知る触媒です。

立体要因の影響を強く受ける反応であり、他の方法では難しいメタ位選択的な官能基化が可能です。最近ではヒドロシランがDirecting Groupとして働き、オルト位ホウ素化を起こせること[4b]も示されています。ちなみに触媒サイクルは以下のような感じになってます。複雑ですね~。

hatwig_lect_6.gifこのあたりまでは筆者もフォローしてたのですが、最近ではさらに進展が見られるようです。

電子供与性のより高い配位子を使うことで、ボリル化の反応性を飛躍的に上げられるようです。特にフェナントロリン系のリガンドを使う事で、C-H活性化型シリル化までもが行くようになったとか。preliminaryなデータながら、sp3炭素上のC-H結合活性化もOKとなっている事実を示していました。
hatwig_lect_5.gifunpublished resultを多めに話してたので詳しくは述べませんが、近く報告されるだろう論文を楽しみにしていてください。

 

おわりに

単に「試薬を混ぜて上手くいくコンビネーションを見つけて論文にしました、おしまい!」といった仕事は、世界中に実は数多く存在します。もちろんオリジナルな発見のためにそうせざるを得ない現実は、仕方ないところです。一方でそんな仕事の進め方ばかりしている化学者は、「混ぜ屋」と呼ばれてしまい、サイエンティストとしては高い評価を受けなくなりますす。

Hartwigラボでは複数のプロジェクトが走っていますが、いずれも息の長いケミストリーに仕上がっています。
「混ぜ屋」達と一線を画する点は、やはり反応機構解析を相当な厚みで行っている点にあるのでしょう。中間体結晶構造解析・速度解析・NMR実験・計算化学などを多角的に詰め、得られた基礎的知見に基づき、次の触媒開発へとつなげていく・・・一見して地味なプロセスですが徹底されています。こういったスタイルこそ、Hartwigケミストリーの真骨頂なのでしょう。
それでいてアピール・プレゼンするときには、細かい点をそぎ落とし、分かりやすく解説する・・・この姿勢は見習うべきでしょう。

彼の仕事が各方面から高く評価される研究に仕上がってるのは、このような基礎研究を丁寧にやってるからこそ、なのでしょうね。
余談ですが彼のプレゼンは、スライド毎にそれぞれ違ったJACSScience論文がreferenceとしてついていることも珍しくない・・・まったくとんでもないですな。

 

関連文献

[1] Hartwig, J. F. et al. Chem. Rev. 2010, 110, 890. doi:10.1021/cr900206p

[2] Chen, H.; Schlecht, S.; Semple, T. C.; Hartwig, J. F. Science 2000, 287, 1995. doi:10.1126/science.287.5460.199

[3] (a) Hartwig, J. F.; Cook, K. S.; Hapke, M.; Incarvito, C. D.; Fan, Y. B.; Webster, C. E.; Hall, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2538. doi:10.1021/ja045090c (b) Wei, C. S.; Jimenez-Hoyos, C. A.; Videa, M. F.; Hartwig, J. F.; Hall, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2010, ASAP. doi:10.1021/ja909453g

[4] (a) Ishiyama, T.; Takagi, J.; Ishida, K.; Miyaura, N.; Anastasi, N. R.; Hartwig, J. F. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 390. DOI: 10.1021/ja0173019 (b) Boebel, T. A.; Hartwig, J. F. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7534. DOI: 10.1021/ja8015878

 

関連書籍

関連リンク

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. 脱水素型クロスカップリング重合法の開発
  2. 理論的手法を用いた結晶内における三重項エネルギーの流れの観測
  3. 遷移金属を用いない脂肪族C-H結合のホウ素化
  4. 特許の効力と侵害
  5. 【第14回Vシンポ特別企画】講師紹介:宮島 大吾 先生
  6. 「優れた研究テーマ」はどう選ぶべき?
  7. ケムステが文部科学大臣表彰 科学技術賞を受賞しました
  8. 科学を魅せるーサイエンスビジュアリゼーションー比留川治子さん

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 佐治木 弘尚 Hironao Sajiki
  2. 高圧ガス甲種化学 受験体験記① ~概要・申し込み~
  3. イミニウム励起触媒系による炭素ラジカルの不斉1,4-付加
  4. Pixiv発!秀作化学イラスト集【Part 1】
  5. モンサント酢酸合成プロセス Monsanto Process for Acetic Acid Synthesis
  6. 化学構造式描画のスタンダードを学ぼう!【基本編】
  7. 日本学士院賞・受賞化学者一覧
  8. キムワイプLINEスタンプを使ってみよう!
  9. チオカルバマートを用いたCOSのケミカルバイオロジー
  10. アブノーマルNHC

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2010年2月
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728

注目情報

注目情報

最新記事

【9月開催】第1回 マツモトファインケミカル技術セミナー 有機チタン、ジルコニウムが使用されている世界は?-オルガチックスの用途例紹介-

■セミナー概要当社ではチタン、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素等の有機金属化合物を“オルガチッ…

超分子ランダム共重合を利用して、二つの”かたち”が調和されたような超分子コポリマーを造り、さらに光反応を利用して別々の”かたち”に分ける

第407回のスポットライトリサーチは、千葉大学大学院 融合理工学府 先進理化学専攻 共生応用化学コー…

セレンディピティ:思いがけない発見・発明のドラマ

hodaです。今回は1993年に刊行され、2022年7月に文庫化された書籍について書いていき…

第29回 ケムステVシンポ「論文を書こう!そして…」を開催します

コロナ禍による規制も少しずつ緩和されてきて、逆にオンライン会議が逆に少し恋しくなっている今日この頃か…

マテリアルズ・インフォマティクス活用検討・テーマ発掘の進め方 -社内促進でつまずやすいポイントや解決策を解説-

開催日:2022/08/24 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

高分子固体電解質をAIで自動設計

第406回のスポットライトリサーチは、早稲田大学 先進理工学部 応用化学科 小柳津・須賀研究室の畠山…

スクショの友 Snagit

スクリーンショット(スクショ)は、手軽に画像や図をコピーすることができ、資料作成などにおいて便利な機…

第28回Vシンポ「電子顕微鏡で分子を見る!」を開催します!

こんにちは、今回第28回Vシンポの運営&司会を務めさせていただくMacyです、よろしくお願い…

量子アルゴリズム国際ハッカソンQPARC Challengeで、で京都大学の学生チームが優勝!!

そこかしこで「量子コンピュータ」という言葉を聞くようになった昨今ですが、実際に何がどこまでできるのか…

Nature主催の動画コンペ「Science in Shorts」に応募してみました

以前のケムステ記事で、Springer Nature社が独・メルク社と共同で、動画コンペ「Scien…

Chem-Station Twitter

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP