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学位論文題名Reaction of zirconacyclopentadienes mediated or catalyzed by nickel or cobalt

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Academic year: 2021

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(1)

博 士 ( 薬 学 ) 王

     学位論文題名

Reaction of zirconacyclopentadienes mediated     or catalyzed by nickel or cobalt

(ニッケル又はコバルトを用いたジルコナシクロベンタジエンの反応)

学位論文内容の要旨

Introduction

     Zirconacyclopentadienes have long been believed to be inert for .further C‑C bond  formation. Since the first example of transmetalation of zirconacyclopentadiene to Cu,  various C‑C bond formation reactions of zirconacyclopentadiene have been investigated.

 Recently our group developed transmetalation to Ni for benzene formation. I believed that   this method should be further developed. Then, it was decided to develop stoichiometric and catalytic reactions using Zr‑Ni  system.  Furthermore,  transmetalation from   zirconacyclopentadiene to Co (III) was also examined.

  1 Transmetalahon from zirconacyclopentadienes to Co.clm

   Chemistry of cobaltacyclopentadiene has been developed in 1970's. Considering versatile reactivity of cobaltacyclopentadiene, I attempted formation of it from zirconacyclopentadiene. Transmetalation  of zirconacyclopentadiene to complex  CpCo(PPh3)12 proceeded in toluene. However, it afforded (cyclobutadiene)cy.clopentadienyl  cobalt (I) complex, CpCo(C4RR) .

  2 Novel cyclization reaction of zirconacvclopentadienes mediated by Ni (IQ  2.1 Selective formation ofiminopyridines from azazirconacyclopentadiene

      Although a lot of effort has been done on preparation of iminopyridine derivatives, there   is a critical problem for the selective intermolecular coupling of two different alkynes with a  carbodiimide.‑ Selective preparation of iminopyridine from two different alkynes and a  carbodiimide was achieved by a novel procedure in which an alkyne and a carbodiimide  couple first to give an azazuconacycle followed by reaction with the second alkyne in the  presence of l equiv. of NiCl2(PPh3)2. The origin of the regioselectivity comes from addition  order of two different td.kynes.

  2.2 Reaction of zirconacyclopentadienes with alkenes mediated by Ni (II)      Reaction of zu'conacyclopentadienes with alkenes mediated by Ni (iD complex was investigated. All of the reactions were carried out at rt in THF in the presence of

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学位論 文審査の要旨 主査

副査 副査 副査

教授 教授 教授 助教授

高橋 橋本 森 小笠原

    

保 俊一 美和子 正道

        学位論文題名

    Reaction of zirconacyclopentadienes mediated     or catalyzed by nickel or cobalt

(ニッケル又はコバルトを用いたジルコナシクロベンタジエンの反応)

    

´

    

王輝さんの、

Reaction of zirconacyclopentadienes mediated or catalyzed by nickel or cobalt

( ニ ッ ケ ル 又 は コ バ ル ト を 用 い たジ ル コ ナシ ク ロ ペン タ ジ ェン の 反 応) と 題 さ れ た 博 士 論 文 は 、 全

4

章 か ら な り 、 ジ ル コ ニ ウ ム か ら 、 二 ッ ケ ル お よ ひ コ バ ル ト ヘ の 卜 ラ ン ス メ タ ル 化 を 軸 と し た 新 規 合 成 反 応 に つ い て 述 べ ら れ て い る 。

  

序 章 で は 、 本 論 文 の 内 容 の 背 景 に つ い て 述 べ ら れ て い る 。 従 来 、 ジ ル コ ナ シ ク 口 ペ ン タ ジ エ ン は 反 応 性 に 乏 し い 化 合 物 と 考 え ら れ て い た が 、 近 年 、 こ れ が 種 々 の 金 属 へ の ト ラ ン ス メ タ ル 化 を 経 る こ と に よ っ て 、 幅 広 い 合 成 反 応 へ と 適 用 で き る こ と が 分 か っ て い る 。 こ れ に 対 し 、 王 さ ん は 、 ジ ル コ ニ ウ ム か ら ニ ッ ケ ル お よ び コ パ ル ト ヘ の ト ラ ン ス メ タ ル 化 反 応 に 着 目 し 、 こ れ ら を さ ら に 合 成 反 応 と し て 価値のあるものへと展開することを目的として研究を行った。  .

  

1

章 で は 、 ジ ル コ ニ ウ ム か ら コ バ ル ト ヘ の ト ラ ン ス メ タ ル 化 反 応 に つ い て 述 べ ら れ て い る 。 ジ ル コ ナ シ ク 口 ペ ン タ ジ ェ ン と

CpCoI2(PPh3)

と を 反 応 さ せ る と 、 ジ ル コ ニ ウ ム か ら コ バ ル ト ヘ の ト ラ ン ス ヌ タ ル 化 に よ り 、 対 応 す る コ バ ル タ シ ク 口 ペ ン タ ジ エ ン 誘 導 体 が 発 生 す る 。 こ れ は さ ら に 熱 異 性 化 を と も な っ て 、 シ ク 口 ブ タ ジ エ ン ― コ バ ル ト 錯 体 が 生 成 す る こ と を 見 い だ し た 。 さ ら に 、 こ の 錯 体 の

X

線結晶構造解析を行い、その構造について議論している。

  

2

章 で は 、

2

価 二 ッ ケ ル 錯 体 を 用 い た ジ ル コ ナ シ ク 口 ペ ン タ ジ エ ン と 不 飽 和 化 合 物 と の 新 規 環 化 付 加 反 応 に つ い て 述 べ ら れ て い る 。 量 論 量 の

2

価 二 ッ ケ ル 錯 体 存 在 下 、 ジ ル コ ナ シ ク 口 ベ ン タ ジ エ ン と カ ル ポ ジ イ ミ ド と の 環 化 付 加 反 応 に よ っ て 、 対 応 す る イ ミ ノ ピ リ ジ ン 誘 導 体 が 得 ら れ る こ と を 見 い だ し て い る 。 こ の 反 応 の 興 味 深 い 点 は 、

2

種 類 の ア ル キ ン と カ ル ボ ジ イ ミ ド と を 高 選 択 的 に カ ッ プ リ ン グ さ せ る こ と が で き る こ と で 、 可 能 な 複 数 の 異 性 体 中 か ら

1

つ の 異 性 体 だけ を 、 良 好 な 収 率 で 合 成 す る こ と が で き る 。 さ ら に 、 基 質 を 加 え る 順 番 を 変 え る こ と に よって、異なる異性体をつくり分けることにも成功している。

  

一 方 、 量 論 量 の

2

価 二 ッ ケ ル 錯 体 存 在 下 で の ジ ル コ ナ シ ク 口 ベ ン タ ジ ェ ン と

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―822―

(4)

B 一不飽和カルボニル化合物との反応では、C‑C 結合部分で環化反応が進行し、

対応する1 ,3 一シク口ヘキサジエン誘導体が生成した。また、ブ口モェチレン、

およびアリルハライドとの反応からは、それぞれ対応する4 置換、および 5 置換 ベンゼン誘導体が良好な収率で生成することを見いだしている。マレイン酸無水 物との反応では、Diels‑Alder 付加体が得られた。このように、用いる基質のタ イ プ に よ っ て 、 生 成 物 が 大 き く 変 化 す る の は 、 大 変 興 味 深 い 。    第 3 章では、触媒量のニッケル錯体を用いた、ジルコナシク口ペンタジエンと 不飽和化合物との環化反応について述べられている。触媒量の 2 価二ッケル錯体 により、ジルコナシク口ペンタジエンと2 当量のアルキニルハライドとの反応か 速やかに進行して、対応するアルキニルベンゼン誘導体が生成することを見いだ した。ここで重要なのは、アルキニルハライドが、反応系中で生成する 0 価二ツ ケルを 2 価へと酸化できる点であり、これによって触媒サイクルが完成する。ま た、アルキニルハライドの替わりにアリルハライドを用いても、触媒量のニッケ ル 錯 体 存 在 下 で 反 応 が 進 行 し て 、対 応 す るべ ン ゼン 誘 導体 が 生成 し た。

   ジルコナシクロベンタジエンとアルキンおよびアルケンとの環化付加反応が、

ジブ口モメタンを酸化剤に用いることで、触媒量のニッケル錯体によって効率的 に進行することを見いだした。従来この反応は、量論量のニッケル錯体を必要と していたが、それを触媒量へと減らすことに成功した点は非常に興味深い。また、

反応機構に関する考察も行い、ジブロモメタンが0 価二ッケルを 2 価に酸化した のち、 2 量化してエチレンに変換されていることを確認している。さらに、ク口 口トリメチルシラン酸化剤とした場合には、ホスフイン配位子を持たないニッケ ル錯体でも一反応が進行することを見いだしている。

   以上のように、王さんの研究では、トランスヌタル化を経由するジルコナシク

ロペンタジエンの反応における、興味深い知見が見いだされており、博士の学位

に十分値するものと判断した。

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