2024-02-05 京都大学
大宮寛久 化学研究所教授、長尾一哲 同助教、渋谷将太郎 薬学研究科博士課程学生らの研究グループは、光エネルギーを用いて医薬品や機能性材料およびその合成中間体と知られているハロゲン化アルキルを温和な条件で合成することに成功しました。
ハロゲン化アルキルは、医薬品や機能性材料として我々の暮らしを支えている有機分子の一つです。ハロゲン化アルキルを合成する方法として、アルケンにハロゲン化水素を付加させるヒドロハロゲン化反応が知られています。この反応では、ハロゲン化水素がアルケンをプロトン化し、生成したカルボカチオンとハロゲン化物イオンが反応することでハロゲン化アルキルを与えます。ハロゲン化水素のもつ高い酸性度はアルケンのプロトン化に必須である一方で、酸性条件で分解してしまう官能基を共存させることができず、供給できるハロゲン化アルキルの骨格を制限していました。
本研究では、アルケンからハロゲン化アルキルを温和な条件で合成する手法の開発に成功しました。光照射下、コバルト触媒、光酸化還元触媒と弱酸であるコリジンハロゲン化水素酸を活用することで、従来法とは異なる方法でアルケンに水素とハロゲン原子を導入しました。コリジンハロゲン化水素酸を変更することでフッ素からヨウ素まで網羅的に導入することができます。本研究により供給できるハロゲン化アルキルが拡張され、医薬品や機能性材料の迅速かつ高効率合成に繋がることが期待されます。
本研究成果は、2024年2月1日に、国際学術誌「Journal of the American Chemical Society」にオンライン掲載されました。
本研究の概要図：光エネルギーを用いたアルケンのヒドロハロゲン化反応
研究者のコメント
「光酸化還元触媒とコバルト触媒を組み合わせることで、弱酸を用いたハロゲン化アルキルの合成に成功しました。機構実験から反応経路を予測し、適切な反応条件を設定したことがポイントでした。本手法が、新たな医薬品や天然物、機能性材料の合成研究に活用されることを期待しています。」（渋谷将太郎）
詳しい研究内容について
光エネルギーでハロゲン化アルキルを温和な条件で合成―安価な有機分子の高付加価値化に成功―
研究者情報
研究者名：大宮 寛久
研究者名：長尾 一哲
書誌情報
【DOI】
https://doi.org/10.1021/jacs.3c10133
【書誌情報】
Shotaro Shibutani, Kazunori Nagao, Hirohisa Ohmiya (2024). A Dual Cobalt and Photoredox Catalysis for Hydrohalogenation of Alkenes. Journal of the American Chemical Society.
