プロジェクト番号 : A11－92一般研究 : 基礎研究textapplication/pdfresearch repor

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ミウラ, カツキヨ

三浦, 勝清

Japanese

Saitama University Cyber Repository of Academic Resources

プロジェクト名： インジウムヒドリド種の調製と利用を基軸とする          環境調和型有機合成反応の開発  プロジェクト代表者：三浦勝清（理工学研究科・教授）  １ 序論 インジウム金属およびその化合物は、近年、有機合成への利用が活発に研究されており、還元剤やLewis 酸触媒として極めて有用であることがわかっている。中でも、インジウムヒドリド化合物は、３価インジウム塩とヒドリド還元剤との反応により調製することができ、共役還元やラジカル反応などに有効な反応剤として、ホウ素ヒドリドやアルミニウムヒドリド化合物にはない特異な反応性を示す。本研究では、量論量の還元剤と触媒量のインジウム塩を用いることで、インジウムヒドリド種が触媒活性種として機能する新規触媒反応について検討した。特に、ヒドロシランを還元剤として用い、穏和な条件下で進行する環境調和型炭素-炭素結合形成法の開発を目指した。また、より挑戦的な課題として、安価で環境負荷の少ない有機還元剤を用いるインジウム触媒反応の開発にも取り組んだ。  ２ インジウム触媒、ヒドロシラン、ハロアルカンを用いるピリジン類のラジカル的アルキル化 当研究室では、ヒドロシランと触媒量のインジウム塩を利用したハロアルカンのラジカル反応に関する研究を行ってきた。この研究の過程で、フェニルシラン (PhSiH3) と触媒量の酢酸インジウム (In(OAc)3) の存在下、2,6-ジメチルピリジン (1a) と1-ヨードアダマンタン (2a) との反応により、4位がアダマンチル化された置換ピリジン3aaが生成することを偶然に見つけた。置換ピリジン類は天然有機化合物や生理活性物質によく見られる部分構造であり、その合成反応の開発は創薬にも繋がる意義深いものである。そこで、このアルキル化反応の最適化と適用範囲について検討した。 まず、入手可能な数種のインジウム塩を触媒として用いて、1aと2aとの反応を行った（式1）。その結果、インジウムトリフラート (In(OTf)3) がアルキル化に効果的な触媒となることがわかった。試薬の加え方、加える順番について検討したところ、In(OTf)3にPhSiH3と1aのエタノール溶液を加え、続いて2aのエタノール溶液と乾燥空気を加えて撹拌することで（Method A）、アダマンチル化体3aaを収率81％で得ることができた。1aを加える順番は重要で、PhSiH3よりも前に In(OTf)3に加えると、目的の反応はほとんど進行しなかった。1aの配位による In(OTf)3の失活が原因と考えられる。  ピリジン類として2,6-ジエチルピリジン (1b) を用いても、Method Aで効率良くアダマンチル化が進行した（式 2）。一方、1a と 1b 以外のピリジン類のアダマンチル化はほとんど進行せず、未反応の 2aが回収された。ピリジン類の配位による In(OTf)3の失活を防ぐため、In(OTf)3に2a、エタノール、PhSiH3、乾燥空気、ピリジン類の順番で加えたところ、アダマンチル化が低収率ながら進行した（式2）。いずれの場合も、アダマンチル化は4位または6位で起こり、既存の置換基のオルト位では起こらなかった。In(OTf)3の失活を防ぐために金属塩の添加効果についても検討した。2-メチルピリジンのアダマンチル化         では、塩化リチウムの添加が若干効果的であったが、他の基質には適用できなかった。 他のヨードアルカンによる1aのアルキル化を試みたが、ヨードシクロヘキサン (2b) 以外では、目的のアルキル化は進行しなかった。Method Aによる1aと2bとの反応は、アルキル化体3abを収率14％で与えた。反応条件について再度検討した結果、In(OTf)3とPhSiH3の代わりに InBr3とPh2SiH2を用いると、アルキル化の収率を66％まで改善できた（式3）。  ３ インジウム触媒とギ酸塩を用いるハロアルカンのラジカル還元 上記のように当研究室では、ヒドロシランとインジウム塩から生成するインジウムヒドリド種を利用する反応開発を行ってきた。ヒドロシランは比較的無害で取り扱いも容易であるが、高価であるという欠点を有する。比較的無害で安価な還元剤としてギ酸塩を挙げることができる。ヒドロシランの代わりにギ酸塩を利用することができれば、環境調和型合成の観点だけからでなく、実用的合成の観点からも意義深い。そこで、ギ酸塩とインジウム触媒を利用するヨードアルカンのラジカル還元反応について検討した。 触媒量の In(OAc)3 の存在下、1-ヨードドデカン (4a) とギ酸ナトリウムとの反応について検討したところ、テトラグリム中、180 ℃、3時間の条件で、ドデカンが収率3％で得られた。インジウム塩およびギ酸塩のスクリーニングの結果、In(OTf)3およびギ酸カリウムを用いると、ドデカンの収率が 25％まで向上した。また、求核置換反応によるギ酸エステルの副生を抑えるためにテトラグリムの量を5倍にしたところ、還元反応が優先的に進行し、ドデカンを収率45％で与えた。さらに、反応操作などを精査した結果、In(OTf)3とギ酸ナトリウムをテトラグリム中、室温で 30 分撹拌した後、1-ヨードドデカンと反応させると、ドデカンの収率は53％に達した（式4）。ドデカンの定量はガスクロマトグラフィーにより行っているが、生成物の単離を考え、次に基質として安息香酸 4-ヨードブチル (4b) を用いた。これまでの最適条件による 4b の還元では、安息香酸ブチルが収率 72％で得られた。このように、比較的効率良く、ギ酸塩を還元剤として利用することができた。         以上のように、還元剤（ヒドロシランあるいはギ酸塩）とインジウム触媒を利用した、ピリジン類のアルキル化やハロアルカンの還元について研究を行った。合成反応としてまだ問題が多いが、今後さらに工夫を重ねることで、これらの反応の効率化と適用範囲の拡大を図りたい。  

インジウムヒドリド種の調製と利用を基軸とする環境調和型有機合成反応の開発

https://sucra.repo.nii.ac.jp/record/11899/files/KP23A11-92.pdf

インジウムヒドリド種の調製と利用を基軸とする環境調和型有機合成反応の開発

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