金属カルベンラジカル交差カップリングの新機構を開発(Yang Group Develops New Mechanism for Metal Carbene Radical Cross Coupling)

2026-06-15 カリフォルニア大学サンタバーバラ校(UCSB)

米国のUniversity of California, Santa Barbara (UCSB)の楊(Yang)研究グループは、金属カルベンとラジカルを結合させる新たな反応機構「金属カルベン–ラジカル交差カップリング」を開発した。カルベンは有機合成における重要な反応中間体である一方、反応性が非常に高いため、ラジカルとの選択的な反応制御は難しい課題であった。研究チームは、遷移金属触媒によって生成した金属カルベン中間体と有機ラジカルとの反応を詳細に解析し、両者が効率的に炭素–炭素結合を形成する新しい反応経路を明らかにした。この機構では、金属中心が電子移動を仲介することで反応を安定的に進行させ、多様な有機分子骨格を高収率で合成できることが示された。従来法では合成が難しかった複雑な有機化合物にも適用可能であり、医薬品候補化合物や機能性材料の開発に新たな手法を提供する。また、反応効率の向上や副生成物の低減が期待できることから、環境負荷の小さい持続可能な有機合成技術への応用も期待される成果である。

<関連情報>

外圏機構を介した有機ホウ素試薬とジアゾ化合物の立体選択的光金属生体触媒クロスカップリング Stereoselective photometallobiocatalytic cross-coupling of organoboron reagents and diazo compounds via an outer-sphere mechanism

Huanan Wang,Binh Khanh Mai,Chongtao Li,Xiao-Wang Chen,Rachel Weiss,Bryan Kudisch,Peng Liu & Yang Yang
Nature Catalysis  Published:29 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41929-026-01532-9

金属カルベンラジカル交差カップリングの新機構を開発(Yang Group Develops New Mechanism for Metal Carbene Radical Cross Coupling)

Abstract

Designing and developing synthetically useful biocatalytic reactions that operate through unconventional mechanisms represent a central challenge in modern biocatalysis research. By coupling photoredox catalysis and metalloenzyme catalysis, here we harness cooperative photometallobiocatalysis to merge enzymatically generated, open-shell iron carbenoids with reactive radical intermediates formed via excited-state chemistry. This strategy expands the scope of intermolecular radical C–C coupling reactions with excellent enantio- and diastereoselectivities. Central to the successful implementation of this design is the directed evolution of a small metalloprotein catalyst, derived from a thermophilic cytochrome c, to achieve challenging stereocontrol in radical C–C coupling via an outer-sphere mechanism. These photobiocatalytic, formal metal carbenoid–radical coupling reactions advance a distinct mode of stereoselective outer-sphere metal carbenoid chemistry, providing a powerful strategy to design and evolve biocatalytic C–C bond-forming reactions through otherwise challenging intermolecular asymmetric radical couplings.

0502有機化学製品
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