[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

カチオン性三核Pd触媒でC–I結合選択的にカップリングする

[スポンサーリンク]

ヨウ化アリールの選択的クロスカップリングが報告された。新規カチオン性三核パラジウム触媒を用いることでCBr及びC–Cl結合存在下、C–I結合のみを選択的にカップリングできる。

C–I結合の選択的カップリング

ヨウ素や臭素、塩素部位などの選択的カップリングが可能となれば、高度に官能基化された化合物の迅速合成が可能となる。代表的な例として、FuらはPdに用いる触媒を変更することでC–ClC–OTf選択的カップリング反応を実現した[1](1A)。一方で、C–IC–Brの選択的なカップリングは未だ挑戦的な課題である。Knochelらは電子不足ホスフィンを用いた根岸カップリングにおいてC–Br存在下C–I選択的にカップリングが進行することを報告しているが、パラブロモベンゼンを用いた二例しかなく一般的な手法とは言い難い[2a](1B)。このようにPd(0)触媒によるC–I選択的カップリングは基質に制限があり、一般的な手法はない。これに対し、Ni/Photoredox触媒によるCBr存在下でのC–I選択的なアルキルカップリングがMolanderらによって報告されたがsp2求核剤は適用できない[2b](1B)

 一方、本論文の著者であるSchoenebeck らは今までにPd(I)二量体1を開発し、これを用いることでC–Cl, C–Br及びC–OTf結合に対する選択的なカップリングを達成してきた[3](1C)。今回彼女らは新たにカチオン性三核Pd触媒存在下、広範なGrignard 試薬を用いることで、C–I結合のみを高収率・高選択的にカップリングする手法を開発したので紹介する(1D)

図1. (A), (B), (C) 従来のポリハロゲン化アレーン類の位置選択的カップリング (D) 今回の反応

“C–I Selective Cross-Coupling Enabled by a Cationic Pd Trimer”

Diehl, C. J.; Scattolin, T.; Englert, U.; Schoenebeck, F. Angew. Chem., Int. Ed.2018, Accepted Article

DOI: 10.1002/anie.201811380

論文著者の紹介

研究者:Franziska Schoenebeck

研究者の経歴:
2001–2004 BSc, Technical University Berlin, Germany and University of Strathclyde, Glasgow, UK
2004–2008 Ph.D, WestCHEM Research School, Glasgow, UK (Prof. John A. Murphy)
2008–2010 Posdoc, University of California, Los Angeles, USA (Prof.K. N. Houk)
2010–2013 Assistant Professor, ETH Zürich, Switzerland
2013– Professor (W2), RWTH Aachen University, Germany

研究内容:計算化学及び計算化学を用いた触媒設計

論文の概要

本反応で用いられる三核Pd触媒2は、Pd(I)二量体14当量のジフェニルホスフィンを加えることで収率良く得られる(2A)。得られた2は空気、水に対して安定である。次に、1-ブロモ4-ヨードベンゼン(3a)PhMgCl(4a)のカップリング反応を用いて合成した2と他の一般的なPd触媒との触媒活性を調べた(2B)。その結果、Pd(0)触媒及びPd(I)二量体触媒1ではヨウ素及び臭素との両方のカップリング反応が進行してしまい、ターフェニル6が副生してしまうことが分かった。

一方で、三核Pd触媒2では、6の形成を全く伴わずにC–I選択的にカップリングした4-ブロモビフェニル(5a)が収率88%で生成した。さらにこの触媒は系中で発生させた場合も同様の反応性を示す。基質適用範囲は広く、オルト二置換化合物(5e)でさえも高収率で反応が進行する(2C)。また、アルキルGrignard反応剤(5g, 5h)を用いても問題なく進行する。この反応におけるEPR解析を行ったところEPRサイレントであり、この反応に長寿命なラジカル種が関与していないことが本文中で示唆されている。また、DFT計算により、三核錯体2が直接酸化的付加に関与していることが支持されている。

図2. (A) 三核Pd触媒2の合成 (B) Pd種の反応性 (C) 基質適用範囲

以上、三核Pd触媒を用いたC–I選択的カップリングが開発された。触媒の高い安定性も相まって、今後ハロゲン選択的なカップリングを実現する触媒として汎用されていくことが期待できる。

参考文献

  1. Littke, A. F.; Dai, C.; Fu, G. C. J. Am. Chem. Soc.2000, 122, 4020 DOI: 10.1021/ja0002058
  2. (a) Betzemeier, B.; Knochel, P. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1997, 36, 2623 DOI: 10.1002/anie.199726231(b) Lin, K.; Wiles, R. J.; Kelly, C. B.; Davies, G. H. M.; Molander, G. A. ACS Catal. 2017, 7, 5129. DOI: 10.1021/acscatal.7b01773
  3. Keaveney, S. T.; Kundu, G.; Schoenebeck, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 12573. DOI: 10.1002/anie.201808386
Avatar photo

山口 研究室

投稿者の記事一覧

早稲田大学山口研究室の抄録会からピックアップした研究紹介記事。

関連記事

  1. 生合成を模倣しない(–)-jorunnamycin A, (–)…
  2. ファラデーのつくった世界!:−ロウソクの科学が歴史を変えた
  3. 【第14回Vシンポ特別企画】講師紹介:酒田 陽子 先生
  4. 文具に凝るといふことを化学者もしてみむとてするなり⑧:ネオジム磁…
  5. 蛍光と光増感能がコントロールできる有機ビスマス化合物
  6. 炭素をBNに置き換えると…
  7. ヒュッケル法(後編)~Excelでフラーレンの電子構造を予測して…
  8. 誤った科学論文は悪か?

注目情報

ピックアップ記事

  1. デルフチバクチン (delftibactin)
  2. 可視光エネルギーを使って単純アルケンを有用分子に変換するハイブリッド触媒系の開発
  3. 一家に1枚周期表を 理科離れ防止狙い文科省
  4. PdとTiがVECsの反応性をひっくり返す?!
  5. 持田製薬/エパデールのスイッチOTC承認へ
  6. ケミストリー通り
  7. ロナルド・ブレズロウ Ronald Breslow
  8. 表面酸化した銅ナノ粒子による低温焼結に成功~銀が主流のプリンテッドエレクトロニクスに、銅という選択肢を提示~
  9. 細胞代謝学術セミナー全3回 主催:同仁化学研究所
  10. ジャン=マリー・レーン Jean-Marie Lehn

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2018年12月
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31  

注目情報

最新記事

アンモニウム構造によりラジカル種の発生位置を完全に制御!

第710回のスポットライトリサーチは、関西学院大学理工学研究科 村上研究室の榊原 陽太(さかきばら …

化学つれづれ草【ある研究者の回想】

概要物理化学者で量子機能材料を専門とする著者によるエッセイ集.化学者としての研究,教育,人生…

第60回有機反応若手の会

開催概要有機反応若手の会は、有機化学分野で研究を行う全国の大学院生を中心とした若手研究者が集い、…

ノーベル賞受賞者と語り合う5日間!「第18回HOPEミーティング」参加者募集!

申し込みはこちら概要主催:独立行政法人 日本学術振興会(JSPS)開催地:神奈川…

光触媒による高効率なCO2還元の実現―まさかの光を弱く当てることが重要だった―

第709回のスポットライトリサーチは、東京科学大学 理学院(前田研究室)博士後期課程2年の仲田竜一 …

「π-πスタッキング」という言葉が生む誤解【芳香環の相互作用を見直す: 前編】

芳香環が平行に並んで近接しているとき、その構造を「π–π スタッキング」と表されることがよくあります…

一重項酸素によるC(sp2)−P結合切断を用いた長波長光によるリン化合物のアンケージング

第 708 回のスポットライトリサーチは、同志社女子大学 薬学部 医療薬学科 5…

マテリアルズ・インフォマティクスにおける画像解析の活用ガイド

開催概要材料開発において、電子顕微鏡やX線トモグラフィーを用いて材料の微細構造を観察するために画…

世界初のPROTAC医薬、ついに承認 ―「タンパク質を阻害する」から「分解する」時代へ

2026年5月、創薬化学の歴史に残る大きな出来事が起きました。米国 FDA は、…

有機蛍光とは異なる新しい有機りん光の分子設計指針の発見

第707回のスポットライトリサーチは、電気通信大学 情報理工学研究科(牧昌次郎研究室)の林希久也 助…

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