CLS

Laboratory for Chemistry and Life Science, Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology

東京工業大学
科学技術創成研究院
化学生命科学研究所

LAST UPDATE 2020/06/11

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    穐田宗隆 Munetaka AKITA
    教授 Professor
  • 所属
    Professional Affiliation

    東京工業大学科学技術創成研究院化学生命科学研究所
    Laboratory for Chemistry and Life Science, Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology

    分子創成化学領域
    Molecular synthesis
  • 研究キーワード
    Research Keywords

    炭素集合体の有機金属化学
    フォトレドックス触媒反応:太陽光で進む有機触媒反応の開発
    芳香族環をベースにした超分子科学
    organometallic chemistry of polycarbon species
    photoredox catalysis: catalytic reactions promoted by sunlight
    supramolecular science based on aromatics
研究テーマ
Research Subject
有機フォトレドックス触媒機能の開発
Development of organic photoredox reactions

研究の背景 Background

太陽光エネルギーの有効利用が叫ばれて久しいが、これを有機反応の促進に利用した例は多くはない。我々のグループでは、[Ru(bipy)3]<Sup>2+</sup>に代表されるフォトレドックス触媒の酸化還元特性に着目して、炭素—炭素結合生成を伴う新規有機触媒反応の開発を行っている。この触媒系は、1)クリーンなエネルギー源である可視光(太陽光)により促進され、化石燃料を一切必要としない、2)犠牲酸化・還元試薬を必要としない原子効率の高い反応系であるなどの特徴を有する環境に負荷を与えない極めてグリーンな触媒反応系となっている。

Utilization of sunlight energy has been one of recent major research targets but little attention has been paid to application to organic synthesis. We have been developing novel catalytic organic reactions based on the unique redox properties of the photoredox catalyst such as [Ru(bipy)3]2+. This system has the following excellent features: 1) The catalytic reactions are promoted by visible light (sunlight) and no fossil fuels is needed. 2) The catalytic reactions are atom-economic with no need of addition of sacrificial reagents. These features make the present photoredox catalytic system green.

研究の目標 Outcome

フォトレドックス触媒は可視光照射により、正孔と高エネルギーの電子を含む励起状態を形成し、それぞれ酸化剤と還元剤の機能を果たす。後続する還元/酸化プロセスと組み合わせることにより、グリーンな触媒系が達成される。電子豊富ないし電子不足前駆体にこの系を適用することにより効率的に有機ラジカル種を発生させることができ、有効に有機反応に応用できる。中でも本触媒系は、医農薬品の有効な誘導法の一つであるトリフルオロメチル化に威力を発揮し、オレフィン類の位置選択的二官能基化を達成できる。

Photoredox catalysts are activated upon visible light irradiation to generate the excited states with a hole and an electron of higher energy, which work as an oxidant and a reductant, respectively. Combination with subsequent redox processes leads to green catalytic systems. Organic radical species can be generated efficiently by application of the present system to electron-rich and electron-deficient precursors to be converted to useful organic compounds. In particular, the present photoredox system turns out to be highly effective for trifluoromethylation of olefinic substrates as a result of regioselective difunctionalization.

研究図Research Figure

Fig. 1. Principles of photoredox catalysis. Fig. 2. Trifluoromethylation of olefinic substrates by the action of photoredox catalysis Fig. 3. Sunlight-driven reaction.

文献 / Publications

Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 9567; Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7144; Synlett 2013, 24, 2492; Top. Catal. 2014, 57, 967; Inorg. Chem. Front. 2014, 1, 562.

研究者HP