Research Abstract


Homocoupling-free iron-catalysed twofold C–H activation/cross-couplings of aromatics via transient connection of reactants

2019年3月25日 Nature Catalysis 2 : 3 doi: 10.1038/s41929-019-0245-3


化学量論量の有機分子R1–HとR2 –Hの 2つのC–H活性化/クロスカップリングによってホモカップリング生成物を生じさせずにR1–R2生成物を形成することは、有機合成を劇的に単純化させるため、非反応性C–H結合の活性化の目標となっている。片方の反応物質を過剰に使用することなくホモカップリング副生成物を効果的に排除する確実な手法は知られていない。今回我々は、有効なヘテロレプティックR1–M–R2中間体の形成を通して、片方の反応物質に付加したアニオン基で2つの反応物質を一時的につなぐことによって、鉄触媒を用いる温和な酸化的条件下で、この目標を達成できることを報告する。我々は、N-(キノリン-8-イル)アミドアニオンを利用して2つの反応物質を一時的につなぎ、ホモカップリング生成物を少しも生じさせずに、芳香族化合物の化学量論混合物を高収率でクロスカップリングした。また、今回の効率的な有機合成方法の有用性を、ドナー/アクセプターチオフェン化合物や炭素/硫黄架橋平面共役系の短段階合成を例に取って示した。

Takahiro Doba, Tatsuaki Matsubara, Laurean Ilies, Rui Shang and Eiichi Nakamura

Corresponding Authors

中村 栄一
東京大学 理学系研究科 化学専攻 化学科

シャン ルイ
東京大学 理学系研究科 化学専攻 化学科

Twofold C–H activation/cross-coupling of stoichiometric amounts of organic molecules, R1–H and R2–H, to form an R1–R2 product free of homocoupling products is a goal in the activation of unreactive C–H bonds, as it will dramatically simplify organic synthesis. No reliable strategy to eliminate the homocoupling side products effectively without recourse to the use of an excess of one reactant over another is known. We report herein that a transient connection of two reactants by an anionic group appended to one reactant achieves this goal under mildly oxidative iron-catalysed conditions, through the formation of a productive heteroleptic R1–M–R2 intermediate. We utilized an N-(quinolin-8-yl)amide anion for the temporary connection and cross-coupled a stoichiometric mixture of aromatics in high yield without any trace of homocoupling products. A short-step synthesis of several donor/acceptor thiophene compounds and carbon/sulfur-bridged flat conjugated systems illustrates the utility of this method to streamline organic synthesis.