固体触媒を用いたC–Hホウ素化反応の開発 -バッチおよび連続フロー型有機合成プロセスへの応用-

026-07-02 理化学研究所

理化学研究所は、回収・再利用が可能な高分子イリジウム(Ir)固体触媒を開発し、これを用いた芳香族化合物のC–Hホウ素化反応を、バッチ法と連続フロー法の両方で実現した。独自の「分子もつれ法」により、不溶性の高分子中に活性なIr種を安定に固定化することに成功し、反応後はろ過や遠心分離で容易に回収・再利用できた。さらに、高分子Ir触媒を海砂とともにカラムへ充填した連続フロー反応では、空気中で24時間にわたり安定した高収率を維持し、生成物へのIr混入も極めて低く抑えられた。X線吸収微細構造解析から、3価Ir前駆体が反応中に1価Ir活性種へ還元され、高分子構造によって安定化されることも明らかになった。本成果は、高価なIr触媒の再利用性と実用性を大幅に向上させるとともに、医薬品や機能性材料の原料となる有機ホウ素化合物の持続可能な連続製造プロセスの実現に貢献する成果である。

固体触媒を用いたC–Hホウ素化反応の開発 -バッチおよび連続フロー型有機合成プロセスへの応用-
高分子イリジウム触媒の調製、バッチおよび連続フロー型C-Hホウ素化反応への応用

<関連情報>

バッチ式および連続フロー式条件下でのアレーンのC-Hボリル化のための高分子イリジウム触媒 Polymeric iridium catalysts for C–H borylation of arenes under batch and continuous flow conditions

Zhenzhong Zhang,Aya Ohno & Yoichi M. A. Yamada
Communications Chemistry  Published:27 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s42004-026-02044-0

Abstract

Iridium-catalyzed direct C–H borylation of arenes has been extensively studied as an efficient method for synthesizing arylboronates. However, this transformation predominantly relies on homogeneous iridium catalysts, which are typically air-sensitive and difficult to recover. Here we show that pyridine-containing polymeric iridium catalysts can promote C–H borylation under both batch and continuous flow conditions. A ternary copolymer synthesized from 4-vinylpyridine, 4-tert-butylstyrene, and N-isopropylacrylamide served as an effective support for immobilizing and stabilizing the iridium species. This catalyst enabled batch C–H borylation of 20 arenes with yields up to 87%, as well as continuous flow synthesis of borylated products under ambient air conditions for over 24 h. XAFS analysis revealed partial reduction of the iridium precursor during catalyst preparation and in situ during the borylation reaction. This study provides an instructive and practical approach for designing immobilized iridium catalysts, thereby advancing the diverse applications of C–H borylation reactions.

0505化学装置及び設備
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