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大学・研究所にある論文を検索できる 「ロジウム触媒を用いたアルケン部位を有する芳香族化合物の不活性炭素-炭素結合切断を経る直接的分子変換反応に関する研究 (本文)」の論文概要。リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

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ロジウム触媒を用いたアルケン部位を有する芳香族化合物の不活性炭素-炭素結合切断を経る直接的分子変換反応に関する研究 (本文)

小野寺, 俊亮 慶應義塾大学

2020.03.23

概要

有機合成反応とは反応基質に対して適切な反応剤や触媒、反応条件を駆使することで、官能基変換を施し、目的とする有機化合物を合成する手法である。そのため、分子変換を効率的かつ選択的に行うために様々な手法が開発されている。特に触媒的分子変換反応は化学・位置・立体選択性を制御する上で、困難な反応を実現することができるため、有機合成において必要不可欠な手法である。しかし多くの場合、反応性の高い官能基を予め導入し、その位置を起点に分子骨格を形成する手法がとられるため、それに伴い反応工程数が増加し、必要に応じて保護・脱保護の工程が加わる。

近年、上記手法とは異なる、遷移金属触媒を用いた不活性結合を利用する直接的分子変換法の開発が活発に行われるようになっている。これら反応の特徴は、通常反応点として利用できなかった位置での官能基化を可能とし、多段階を要する合成プロセスの短工程化や複雑有機分子の構築に新たな合成戦略を与えることにある。特に不活性結合として代表的な炭素–水素結合の直接官能基化反応は、1993 年に村井らによりルテニウム触媒を用いた芳香族ケトンとアルケン類のカップリング反応(eq. 0.1)1 が報告されて以降、活発に研究が行われるようになり、現在では天然有機化合物や機能性材料の合成にも広く利用されている 2。

一方で、不活性結合のなかでも炭素–炭素単結合 (C–C 結合)は有機分子骨格を形成する最も基本的な結合であり、C–C 結合を自在に切断し、新たな結合構築へと利用することができれば、分子骨格の直接的な変換を可能とし、革新的かつ斬新な有機合成手法となり得る3。

即ち、炭素–水素結合をはじめとする不活性結合切断を利用した分子変換反応と同様に、入手容易な化合物を反応基質として分子変換に利用できることに加え、天然有機化合物や生物活性物質といった既存分子への適用は、それに対して官能基を修飾するといったアプローチとは異なり、分子骨格それ自体の変換による目的化合物の合成や未知なる有機分子の創生につながると考えられる。そのため、C–C 結合切断を経る分子変換法の開発は有機金属化学において、多くの合成化学者の関心を集める分野として認識されている。

一般的に遷移金属触媒を用いた C–C 結合の切断には主に二種類の素過程が存在する。一つは酸化的付加であり、C–C 結合が低原子価の金属に付加することで、両炭素との結合をもつ有機金属錯体中間体を与える(Fig. 0.1. top)。もう一つは β-炭素脱離であり、この場合 γ位の炭素とのみ結合を有する有機金属錯体中間体が生じると共に、C1=X ユニットが生成する(Fig. 0.1. below)。いずれの場合も炭素との結合をもつ有機金属錯体が生成するため、さらなる結合構築の過程へと利用することが可能である。しかし通常、遷移金属触媒による C– C 結合の切断は困難であるとされており、これは速度論的および熱力学的な安定性に起因すると考えられている。

最初に C–C 結合が遷移金属錯体に酸化的付加する場合について述べる。C–C 結合の σ 軌道はその結合軸に沿っており、遷移金属の軌道と効果的に相互作用するためには σ 軌道の大きな“ねじれ”が必要となる(Fig. 0.2)3a,m。そのため、酸化的付加において切断される C–C結合の σ 軌道と遷移金属の軌道との相互作用は、より困難となる。さらに通常、炭素上には複数の置換基R が存在しており、立体的な要因からも遷移金属が C–C 結合に接近することは不利であると考えられている。

さらに C–C 結合の酸化的付加は、対応する有機金属錯体からの還元的脱離の逆反応であり、一般的に後者の過程が熱力学的に有利であることが多い(Fig. 0.3)3。

これらの要因により、一般的に C–C 結合が遷移金属錯体に酸化的付加する過程は困難であるとされている。

続いて、β-炭素脱離の過程について述べる。Hartwig らはロジウムアルコキシド錯体からの直接的な β-炭素脱離の観測に成功している(eq. 0.2)4。この報告では、トリチルアルコール由来のロジウムアルコキシド錯体をトリエチルホスフィン存在下で反応させると β-炭素脱離が進行し、フェニルロジウム錯体とベンゾフェノンが生成する。この場合、β-脱離可能な水素が存在しないため、より強固な芳香族炭素–ロジウム炭素結合と安定な C=O π 結合の形成が駆動力となり β-炭素脱離が進行したと考えられる。また、ロジウムアルコキシド錯体のX 線結晶構造解析の結果、フェニル基とロジウム間で η2-相互作用が確認されており、これにより β-炭素脱離の遷移状態におけるイプソ炭素とロジウムとの軌道相互作用を促進していると考察されている。

類似の反応について計算化学を用いた報告が Lin らによってなされている(Fig. 0.4)5。第二級ベンジルアルコール由来のロジウムアルコキシド錯体において、β-水素脱離、β-フェニル脱離の過程を比較したところ、β-水素脱離と β-フェニル脱離が進行する前駆体はそれぞれ、Rh–β-水素アゴスティック相互作用、Rh–η2-フェニル相互作用により、同程度の安定性をもつことがわかっている。しかし遷移状態において、前述のように C–C 結合の σ 軌道は高い方向性を有していることに対して、水素原子は球状の 1s 軌道を有するため、容易にロジウムとの軌道相互作用が可能であり、活性化エネルギーが最も低い結果となっている。これに加え通常、金属–ヒドリド結合の結合解離エネルギーは金属–炭素結合のそれよりも大きいため、β-脱離可能な水素が存在する遷移金属錯体中間体から選択的に β-炭素脱離を進行させることは困難であると考えられている。

そのため、遷移金属触媒により C–C 結合を切断するためには特別な駆動力が必要となり、小員環有機分子のもつ環歪みの解消を駆動力とした C–C 結合切断反応が代表的な手法として知られている。三員環や四員環は分子骨格に由来する高い歪みエネルギーを有しており (シクロプロパン:29.0 kcal/mol, シクロブタン:26.3 kcal/mol)6、歪みの解消を熱力学的な駆動力として C–C 結合切断に利用できる。これに加え、小員環有機分子の C–Cσ 結合は π 性が高く、banana 型の軌道を有しているため、遷移金属との相互作用がしやすくなっており、速度論的な障壁も解決可能である(Fig. 0.5)3a。

1960 年に Chatt らは、シクロプロパンと塩化白金酸との反応によりシクロプロパンの C– C 結合が酸化的付加したプラチナシクロブタンが得られることを報告した(eq 0.3)7。この反応は 1955 年にTipper により報告されていたが、生成物の構造に相違があった 8。

また、1985 年に Eisch らはビフェニレンの C–C 結合が量論量のニッケル触媒に酸化的付加することを報告した(eq. 0.4)9。本反応はニッケル錯体上の配位子が反応性に大きく関与し、テトラキス(トリエチルホスフィン)ニッケルを用いたとき、低温下でも高収率で目的物が得られる。この報告以降、ビフェニレンのC–C 結合切断反応は Jones らを中心に精力的に研究がなされた 10。

上記の他にも数多くの化学量論量の遷移金属触媒を用いた小員環有機分子の C–C 結合切断反応が報告されているが、触媒的分子変換反応に関しても同時に研究が行われてきた。

1991 年に Liebeskind らはニッケル触媒を用いたシクロブテノンとアルキンとの反応によるフェノール誘導体の合成反応を報告した(eq. 0.5)11。本反応は 10-20 mol %の触媒量で効率的に反応が進行する。

特に先駆的な例として 1994 年に村上・網井・伊藤らはロジウム触媒を用いたシクロブタノン類の C–C 結合切断を経る変換反応を報告した(eq. 0.6)12。この反応では、ケトンに隣接する C–C 結合がロジウム触媒に酸化的付加することで結合が切断され、続く水素化と水素化ホウ素ナトリウムによる還元により対応するアルコールが得られる。

また、環歪みの解消を駆動力とした β-炭素脱離の過程を経る触媒的分子変換反応も知られており、植村らはパラジウム触媒を用いた第三級シクロブタノールの開環反応を見出した(eq. 0.7)13。本反応では対応するパラジウムアルコキシド錯体が生成後、より立体的に空いているC–C 結合が β-炭素脱離を経て切断される。

一方で、歪みの無い C–C 結合を選択的に切断し、新たな結合を構築することは現在でも挑戦的課題の一つであるとされている。この課題を解決する手法として、配向基を利用したキレート環形成を駆動力とした手法が知られている。1984 年に Suggs らは 8-キノリニルケトンのアシル位 C–C 結合が量論量のロジウム錯体に酸化的付加することを報告し 14a、その後触媒反応としてそのアルキル化が達成された(eq. 0.8)14b。この反応では C–C 結合がロジウム触媒に酸化的付加後、β-水素脱離、エチレンとのオレフィン交換を経てブチル基がエチル基へと変換される。

ケトンに隣接する C–C 結合は、通常の C–C 結合よりも比較的弱いことが知られており、近年までに遷移金属触媒による切断を経る分子変換反応は数多く報告されている 14-20,21a,b,22。

依光・大嶌らは第三級ピリジルアルコール類の β-炭素脱離を利用した、2-ピリジルメチル基の脱離を伴うアリールハライドとのクロスカップリング反応を報告した(eq. 0.9)23。本反応はキレート環形成を駆動力とした C–C 結合切断反応ではないが、ピリジル基のような配向基の存在が必要である。

第三級アルコール類を基質として用いたとき、比較的強固な C(sp2)–[M]結合や C(sp)–[M]結合の生成を駆動力とすれば、配向基を用いることなく β-炭素脱離を進行させることが可能である 24。例えば、三浦らは第三級ベンジルアルコールの C–C 結合切断を経るアリールブロマイドとのカップリング反応を報告しており、C(sp2)–[Pd]結合の形成とケトンの脱離が結合切断の駆動力となっていると考えられる(eq. 0.10)24a。

一方で、β-炭素脱離を利用した類似の反応において、基質として第二級アルコール類を用いた場合、対応する遷移金属アルコキシド錯体に β-水素脱離可能な水素が存在するため、その利用は困難であった。この課題を解決するために Shi らは配向基を有する第二級ベンジルアルコール類のC–C 結合切断を経るアルケニル化反応を報告した(eq. 0.11)21c。

この反応では、最初に Cp*Rh(III)触媒と基質との反応で生じたロジウムアルコキシド錯体から五員環メタラサイクルの生成を駆動力として β-炭素脱離が起こり、続くスチレンとの溝呂木-Heck 型反応が進行することで対応するアルケニル化生成物が得られるShi らは同様の形式の反応によって得られる五員環メタラサイクルと様々なカップリング剤との反応も達成しており、アリールトリメトキシシランを用いたアリール化(eq. 0.12)21d、イミンへの付加による α-アミノアルキル化反応(eq. 0.13)21e を報告した。

配向基を有する第二級ベンジルアルコール類の触媒的 C–C 結合変換反応は、Morandi25, Ackermann26, Yu27 らによっても近年報告されている。

しかしながら、これまでに報告されてきた“触媒的”かつ“歪みのない”C–C 結合の直接的な変換反応の多くは、シアノ基やカルボニル基、イミノ基、ヒドロキシ基といったヘテロ原子に隣接する結合の切断を経るものに限られており、“非極性”な C–C 結合の触媒的変換反応の報告例は、これまで極めて限定的であった(Fig. 0.6)。

1993 年に Milstein らは化学量論量のロジウム触媒による PCP ピンサー型の基質を用いた芳香族炭素–アルキル炭素結合の切断反応を報告した(eq. 0.14)28a。基質とロジウム触媒を水素加圧下、室温で反応させると水素の放出を伴いながら、メチル基の炭素–水素結合が切断された中間体が得られる。続いて反応温度を 90 ℃に昇温するとメチルヒドリドロジウム錯体が生成し、メタンが不可逆的に放出される。著者らは本反応を利用した各種変換反応を報告しており 3a,b、また 1998 年に 17.5 TON ながらその触媒的水素化が達成された(eq.0.15)28b。

2008 年に Ruhland らはニッケル上に配位したビフェニル骨格の 2 位および 2’位にホスフィニット部位を有する配位子の芳香族 C–C 結合が切断され、低収率ながら一酸化炭素が挿入した生成物が得られることを見出している(eq. 0.16)29。C–C 結合の切断が起こった中間体は観測されていないが、生成物の構造から明らかにビアリール結合の切断を経て進行していると考えられる。

2019 年に Dong らは類似の基質を用いた触媒的な芳香族 C–C 結合の直接水素化反応を達成した (eq. 0.17)30a,b。実験と DFT 計算の結果から、本反応は一価のロジウムヒドリド錯体が活性種であると考えられており、キレート環形成を駆動力として C–C 結合がロジウム触媒に酸化的付加することで結合が切断される。

また、向らによって 1,1-二置換シクロペンタンの β-炭素脱離を経るビジクロ[7,4,0]-トリデカトリエン骨格の構築反応が報告されている(eq. 0.18)31。本反応はロジウム触媒によりアレン部位とアルキン部位が酸化的環化した後、β-炭素脱離によってシクロペンタンの C–C結合が切断され、最後に還元的脱離により生成物を与える機構が提唱されている。

酸化的付加や β-炭素脱離とは異なる素過程を経る触媒的不活性 C–C 結合の切断反応も知られている。2010 年にChan らはポルフィリン配位子を有するメタロラジカルによるシクロオクタンの開環反応を報告した(eq. 0.19)32a。この反応では RhII2(ttp)2 のホモリシスによって生じたRhII(ttp)メタロラジカルがシクロオクタンに付加し、アルキルラジカル中間体が生じ、 RhIII(ttp)H から水素原子を引き抜くことでアルキルロジウム錯体が生成する。

2012 年には同著者らにより[2,2]-パラシクロファンの触媒的水素化反応が達成されている(eq. 0.20)32b。系中で生じた RhII(ttp)メタロラジカルがベンジル位の C–C 結合に付加し、水和を受けることで水素化生成物が得られ、RhIII(ttp)OH は触媒活性種である RhII(ttp)と過酸化水素へと変換される。Chan らはその後、中心金属をイリジウム 32c、コバルト 32d とした場合にも同様の反応を報告した。

上記他にも、遷移金属触媒に配位した NHC 上の芳香族炭素–アルキル炭素 C(sp2)–C(sp3)結合(eq. 0.21)33 やジフェニルアセチレンの芳香族炭素–アルキニル炭素 C(sp2)–C(sp)結合(eq. 0.22)34 の切断、アルキルパラジウム錯体からのβ-炭素脱離による芳香族炭素–アルキル炭素 C(sp2)–C(sp3)結合(eq. 0.23)35、8-アミノキノリン誘導体のアルキル炭素–アルキル炭素 C(sp3)– C(sp3)結合(eq. 0.24)36 の切断反応などが報告されているが、いずれも化学量論量の遷移金属を用いており、触媒反応に関してはほとんど報告例がない。

述べてきたように、ヘテロ原子に隣接しない“非極性”な C–C 結合の触媒的かつ選択的な 変換反応の例は現在でも極めて限定的であり、“官能基”として変換できる炭素基の種類に大 きな制限があった。そこで通常反応点として見なされてこなかった不活性 C–C 結合を切断 し、新たな官能基を導入できるようになれば、全く新しい合成経路の実現や新規化合物の創 生につながると考えた。本研究では、アリル基やアルケニル基などのアルケン部位を有する 芳香族化合物の C–C 結合切断を経る分子変換反応を開発した。即ち、配向基を有するアリ ルベンゼン誘導体やアルケニルベンゼン誘導体に対して金属ヒドリド触媒を作用させれば、二重結合に付加した後、キレート環形成を駆動力とした β-炭素脱離によって C–C 結合が切 断され、得られたメタラサイクル中間体は新たな結合形成に利用できると考えた(Fig. 0.7)。

第 1 章ではロジウム触媒を用いたアリルベンゼン誘導体の C–C 結合切断を経るアルケニル化反応について述べる。配向基としてピリジル基およびピラゾリル基を有するアリルベンゼン誘導体とスチレン類をロジウム触媒存在下、アルコール溶媒中で反応させると、アリル基が β-スチリル基へと効率的に変換されることを見出した(Fig. 0.8. a)。

さらに本反応が有機合成手法として有用であると示すことを目的として、天然有機化合物に広く見られる部分骨格であるオルトプレニルフェノールを出発物質として、オルトスチリルアニリンへの変換を行った (Fig. 0.8. b)。この反応の検討途上、これまで困難視されていた、パラジウム触媒を用いたアリールトリフラートとピラゾール誘導体の C–N カップリング反応 (第 3 章)を達成した。さらに C–C 結合切断を経る変換後、配向基として利用したピラゾリル基をアミノ基へと変換する手法も見出した。

第 2 章ではアルケニルベンゼン誘導体の C–C 結合切断を経る分子変換反応について述べる。第 1 章におけるアリルベンゼン誘導体の反応で得られた知見をもとに、ヒドロメタル化/β-炭素脱離による C–C 結合の切断手法がアルケニルベンゼン誘導体にも適用できることを見出した。特に 1-ピラゾリル基を配向基として有するアルケニルベンゼン誘導体を基質として用いたとき、効率的に C–C 結合の切断が進行し、切断後に得られる 5 員環メタラサイクルは、スチレン誘導体、脂肪族アルケン、アリルアルコールとの反応によって様々な炭素基の導入が可能であった(Fig. 0.9)。さらに重水素標識実験を行ったところ、アルケニルベンゼン誘導体の C–C 結合切断もヒドロメタル化/β-炭素脱離を経て進行していることを強く示唆する結果が得られた。

第 3 章ではパラジウム触媒を用いたアリールトリフラートとピラゾール誘導体の C–N カップリング反応について述べる。フェノール誘導体から容易に調製可能なアリールトリ フラートはクロスカップリング反応における求電子剤として頻繁に利用されるが、ピラゾ ール誘導体との C–N カップリング反応に関しては、銅触媒によるカリックス[4]アレーン由 来のトリフラートを用いた例のみに限られており 37、汎用性の高い C–N カップリング反応 はこれまでに報告されていなかった。そこで、著者は第 1 章において見出した、パラジウム 触媒を用いたオルトプレニルフェノール由来のアリールトリフラートとピラゾール誘導体 のカップリング反応を基に、条件最適化および基質一般性について調査を行った。その結果、 3 位にかさ高い置換基を有するピラゾールをカップリング剤として用いると、効率的に反応 が進行することがわかり、立体的に込み合ったオルト位に置換基を有するアリールトリフ ラートを用いても高収率で対応する N-アリールピラゾールを与えた (Fig. 0.10. a)。さらに 生成物として得られるピラゾール環上の 3 位にトリメチルシリル基を有する N-アリールピ ラゾール骨格は、単純なピラゾールでは困難な全ての位置での選択的ハロゲン化反応にも 利用できることを見出し、生成物の合成化学的有用性を示すことができた (Fig. 0.10. b)。

参考文献

0. 序論

(1) Murai, S.; Kakiuchi, F.; Sekine, S.; Tanaka, Y.; Kamatani, A.; Sonoda, M.; Chatani, N. Efficient Catalytic Addition of Aromatic Carbon–Hydrogen Bonds to Olefins. Nature 1993, 366, 529-531.

(2) For reviews on C–H bond functionalization: (a) Huang, Z.; Lim, H. N.; Mo, F.; Young, M. C.; Dong, G. Transition Metal-Catalyzed Ketone-Directed or Mediated C–H Functionalization. Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 7764-7786. (b) Kakiuchi, F.; Kochi, T. Chelation-Assisted Catalytic C–C, C– Si and C–Halogen Bond Formation by Substitution via the Cleavage of C(sp2)–H and S(sp3)–H Bonds. Yuki Gosei Kagaku Kyokaishi 2015, 73, 1099-1110. (c) Zhu, R.-Y.; Farmer, M. E.; Chen, Y.-Q.; Yu, J.-Q. A Simple and Versatile Amide Directing Group for C–H Functionalizations. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 10578-10599.

(3) For reviews on C–C bond activation: (a) Rybtchinski, B.; Milstein, D. Metal Insertion into C–C Bonds in Solution. Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38, 870-883. (b) van der Boom, M. E.; Milstein, D. Cyclometalated Phosphine-Based Pincer Complexes: Mechanistic Insight in Caralysis, Coordination, and Bond Activation. Chem. Rev. 2003, 103, 1759−1792. (c) Nishimura, T.; Uemura, S. Novel Palladium Catalytic Systems for Organic Transformations. Synlett 2004, 2, 201−216. (d) Jun, C.-H. Transition Metal-Catalyzed Carbon–Carbon Bond Activation. Chem. Soc. Rev. 2004, 33, 610−618. (e) Nakao, Y.; Hiyama, T. Nickel-Catalyzed Carbocyanation of Alkynes. Pure Appl. Chem. 2008, 80, 1097−1107. (f) Tobisu, M.; Chatani, N. Catalytic Reactions Involving the Cleavage of Carbon–Cyano and Carbon–Carbon Triple Bonds. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 300−307. (g) Murakami, M.; Matsuda, T. Metal-Catalysed Cleavage of Carbon–Carbon Bonds. Chem. Commun. 2011, 47, 1100−1105. (h) Ruhland, K. Transition-Metal-Mediated Cleavage and Activation of C–C Single Bonds. Eur. J. Org. Chem. 2012, 2012, 2683− 2706. (i) Chen, F.; Wang, T.; Jiao, N. Recent Advances in Transition-Metal-Catalyzed Functionalization of Unstrained Carbon–Carbon Bonds. Chem. Rev. 2014, 114, 8613− 8661. (j) Liu, H.; Feng, M.; Jiang, X. Unstrained Carbon–Carbon Bond Cleavage. Chem. - Asian J. 2014, 9, 3360− 3389. (k) Souillart, L.; Cramer, N. Catalytic C–C Bond Activations via Oxidative Addition to Transition Metals. Chem. Rev. 2015, 115, 9410−9464. (l) Kondo, T. Ruthenium- and Rhodium-Catalyzed Strain-Driven Cleavage and Reconstruction of the C–C Bond. Eur. J. Org. Chem. 2016, 2016, 1232 −1242. (m) Murakami, M.; Ishida, N. Potential of Metal-Catalyzed C–C Single Bond Cleavage for Organic Synthesis. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 13759− 13769. (n) Chen, P.-h.; Billett, B. A.; Tsukamoto, T.; Dong, G. “Cut and Sew” Transformations via Transition-Metal-Catalyzed Carbon–Carbon Bond Activation. ACS Catal. 2017, 7, 1340−1360. (o) Fumagalli, G.; Stanton, S.; Bower, J. F. Recent Methodologies That Exploit C–C Single-Bond Cleavage of Strained Ring Systems by Transition Metal Complexes. Chem. Rev. 2017, 117, 9404−9432. (p) Song, F.; Gou, T.; Wang, B.- Q.; Shi, Z.-J. Catalytic Activations of Unstrained C–C Bond Involving Organometallic Intermediates. Chem. Soc. Rev. 2018, 47, 7078-7115. (q) To, C. T.; Chan, K. S. Carbon–Carbon Bond Activation by Group 9 Metal Complexes. Eur. J. Org. Chem. 2019, 6581-6591.

(4) Zhao, P.; Incarvito, C. D.; Hartwig, J. F. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3124-3125.

(5) Xue, L.; Ng, K. C.; Lin, Z. Dalton Trans. 2009, 5841-5850.

(6) Khoury, P. R.; Goddard, J. D.; Tam, W. Ring Strain Energies: Substituted Rings, Norbornanes, Norbornenes and Norbornadienes. Tetrahedron 2004, 60, 8103-8112.

(7) (a) Adams, D. M.; Chatt, J.; Guy, R. G. The Structure of “Cyclopropane Platinous Chloride”. Proc. Chem. Soc. 1960, 179-180. (b) Adams, D. M.; Chatt, J.; Guy, R. G.; Sheppard, N. The Structure of “Cyclopropane Platinous Chloride”. J. Chem. Soc. 1961, 738-742.

(8) Tipper, C. F. H. Some Reactions of cyclopropane and a Comparison with the Lower Olefins. Part II. Some Platinous-cycloPropane Complexes. J. Chem. Soc. 1955, 2045-2046.

(9) Eisch, J. J.; Piotrowski, A. M.; Han, K. I.; Krüger, C.; Tsay, Y. H. Oxidative Addition of Nickel(0) Complexes to Carbon–Carbon Bonds in Biphenylene: Formation of Nickelole and 1,2- Dinickelecin Intermediates. Organometallics 1985, 4, 224-231.

(10) Perthuisot, C.; Edelbach, B. L.; Zubris, D. L.; Simhai, N.; Iverson, C. N.; Müller, C.; Satoh, T.; Jones, W. D. Cleavage of the Carbon–Carbon Bond in Biphenylene Using Transition Metals. J. Mol. Catal. A Chem. 2002, 189, 157-168.

(11) Huffman, M. A.; Liebeskind, L. S. Nickel-Catalyzed Synthesis of Substituted Phenols from Cyclobutenones and Alkynes. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 2771-2772.

(12) Murakami, M.; Amii, H.; Ito, Y. Selective Activation of Carbon–Carbon Bonds Next to a Carbonyl Group. Nature 1994, 370, 540-541.

(13) Nishimura, T.; Ohe, K.; Uemura, S. Palladium(II)-Catalyzed Oxidative Ring Cleavage of Tert- Cyclobutanols under Oxygen Atmosphere. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2645-2646.

(14)(a) Suggs, J. W.; Jun, C.-H. Directed Cleavage of Carbon–Carbon Bonds by Transition-Metals: the α-Bonds of Ketones. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3054− 3056. (b) Suggs, J. W.; Jun, C.-H. J. Chem. Soc., Chem. Commun. Metal-Catalysed Alkyl Ketone to Ethyl Ketone Conversions in Chelating Ketones via Carbon–Carbon Bond Cleavage. 1985, 92−93.

(15)(a) Dreis, A. M.; Douglas, A. M. Catalytic Carbon–Carbon σ-Bond Activation: An Intramolecular Carbo-Acylation Reaction with Acylquinolines. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 412-413. (b) Wentzel, M. T.; Reddy, V. J.; Hyster, T. K.; Douglas, C. J. Chemoselectivity in Catalytic C–C and C–H Bond Activation: Controlling Intermolecular Carboacylation and Hydroarylation of Alkenes. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 6121-6123.

(16)(a) Wang, J.; Chen, W.; Zuo, S.; Liu, L.; Zhang, X.; Wang, J. Direct Exchange of a Ketone Methyl or Aryl Group to Another Aryl Group through C–C Bond Activation Assisted by Rhodium Chelation. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 12334-12338. (b) Wu, S.; Luo, S.; Guo, W.; Wang, T.; Xie, Q.; Wang, J.; Liu, G. Direct Conversion of Ethyl Ketone to Alkyl Ketone via Chelation-Assisted Rhodium(I)-Catalyzed Carbon–Carbon Bond Cleavage: Ligands Play an Important Role in the Inhibition of β-Hydrogen Elimination. Organometallics 2018, 37, 2335-2341.

(17)Dennis, J. M.; Compagner, C. T.; Dorn, S. K.; Johnson, J. B. Org. Lett. 2016, 18, 3334-3337.

(18)(a) Jun, C.-H.; Lee, H. Catalytic Carbon–Carbon Bond Activation of Unstrained Ketone by Soluble Transition-Metal Complex. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 880-881. (b) Jun, C.-H.; Lee, H.; Lim, S.-G. The C–C Bond Activation and Skeletal Rearrangement of Cycloalkanone Imine by Rh(I) Catalysts. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 751-752.

(19)(a) Zeng, R.; Dong, G. Rh-Catalyzed Decarbonylative Coupling with Alkynes via C–C Activation of Isatins. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1408−1411. (b) Xia, Y.; Lu, G.; Liu, P.; Dong, G. Nature Catalytic Activation of Carbon–Carbon Bonds in Cyclopentanones. 2016, 539, 546−550. (c) Zeng, R.; Chen, P.-h.; Dong, G. Efficient Benzimidazolidinone Synthesis via Rhodium-Catalyzed Double-Decarbonylative C–C Activation/Cycloaddition between Isatins and Isocyanates. ACS Catal. 2016, 6, 969−973. (d) Xia, Y.; Wang, J.; Dong, G. Distal-Bond-Selective C–C Activation of Ring-Fused Cyclopentanones: An Efficient Access to Spiroindanones. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 2376− 2380. (e) Rong, Z.-Q.; Lim, H. N.; Dong, G. Intramolecular Acetyl Transfer to Olefins by Catalytic C–C Bond Activation of Unstrained Ketones. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 475−479. (f) Xia, Y.; Wang, J.; Dong, G. Suzuki-Miyaura Coupling of Simple Ketones via Activation of Unstrained Carbon–Carbon Bonds. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 5347-5351. (g) Xia, Y.; Ochi, S.; Dong, G. Two-Carbon Ring Expansion of 1-Indanones via Insertion of Ethylene into Carbon–Carbon Bonds. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 13038-13042.

(20)Chatani, N.; Ie, Y.; Kakiuchi, F.; Murai, S. Ru3(CO)12-Catalyzed Decarbonylative Cleavage of a C–C Bond of Alkyl Phenyl Ketones. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 8645-8646.

(21)(a) Lei, Z.-Q.; Li, H.; Li, Y.; Zhang, X.-S.; Chen, K.; Wang, X.; Sun, J.; Shi, Z.-J. Extrusion of CO from Aryl Ketones: Rhodium(I)-Catalyzed C–C Bond Cleavage Directed by a Pyridine Group. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 2690−2694. (b) Lei, Z.-Q.; Pan, F.; Li, H.; Li, Y.; Zhang, X.-S.; Chen, K.; Wang, X.; Li, Y.X.; Sun, J.; Shi, Z.-J. Group Exchange between Ketones and Carboxylic Acids through Directing Group Assisted Rh-Catalyzed Reorganization of Carbon Skeletons. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 5012−5020. (c) Li, H.; Li, Y.; Zhang, X.-S.; Chen, K.; Wang, X.; Shi, Z.-J. Pyridinyl Directed Alkenylation with Olefins via Rh(III)-Caralyzed C–C Bond Cleavage of Secondary Arylmethanols. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15244−15247. (d) Chen, K.; Li, H.; Li, Y.; Zhang, X.-S.; Lei, Z.-Q.; Shi, Z.-J. Direct Oxidative Arylation via Rhodium-Caralyzed C–C Bond Cleavage of Secondary Alcohols with Arylsilanes. Chem. Sci. 2012, 3, 1645−1649. (e) Zhang, X.-S.; Li, Y.; Li, H.; Chen, K.; Lei, Z.-Q.; Shi, Z.-J. Rh-Catalyzed C–C Cleavage of Benzyl/Allylic Alcohols to Produce Benzyl/Allylic Amines or other Alcohols by Nucleophilic Addition of Intermediate Rhodacycles to Aldehydes and Imines. Chem. - Eur. J. 2012, 18, 16214−16225.

(22)(a) Zhao, T.-T.; Xu, W.-H.; Zheng, Z.-J.; Xu, P.-F.; Wei, H. Directed Decarbonylation of Unstrained Aryl Ketones via Nickel-Catalyzed C–C Bond Cleavage. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 586-589. (b) Jiang, C.; Zheng, Z.-J.; Yu, T.-Y.; Wei, H. Suzuki-Miyaura Coupling of Unstrained Ketones via Chelation-Assisted C–C Bond Cleavage. Org. Biomol. Chem. 2018, 16, 7174-7177. (c) Jiang, C.; Wu, W.-Q.; Lu, H.; Yu, T.-Y.; Xu, W.-H.; Wei, H. Rhodium-Catalyzed Hiyama Coupling Reaction of Unstrained Ketones via C–C Bond Cleavage. Asian J. Org. Chem. 2019, 8, 1358-1362.

(23)Niwa, T.; Yorimitsu, H.; Oshima, K. Palladium-Catalyzed 2-Pyridylmethyl Transfer from 2-(2- Pyridyl)ethanol Derivatives to Organic Halides by Chelation-Assisted Cleavage of Unstrained Csp3–Csp3 Bonds. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 2643-2645.

(24)(a) Terao, Y.; Wakui, H.; Satoh, T.; Miura, M.; Nomura, M. Palladium-Catalyzed Arylative Carbon–Carbon Bond Cleavage of α,α-Disubstituted Arylmethanols. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10407-10408. (b) Chow, H.-F.; Wan, C.-H.; Low, K.-H.; Yeung, Y.-Y. A Highly Selective Synthesis of Diarylethynes and Their Oligomers by a Palladium-Catalyzed Sonogashira Coupling Reaction under Phase Trnasfer Conditions. J. Org. Chem. 2001, 66, 1910-1913. (c) Nishimura, T.; Katoh, T.; Takatsu, K.; Shintani, R.; Hayashi, T. Rhodium-Catalyzed Asymmetric Rearrangement of Alkynyl Alkenyl Carbinols: Synthetic Equivalent to Asymmetric Conjugate Alkynylation of Enones. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14158-14159. (d) Bour, J. R.; Green, J. C.; Winton, V. J.; Johnson, J. B. Steric and Electronic Effects Influencing β-Aryl Elimination in the Pd-catalyzed Carbon–Carbon Single Bond Activation of Triarylmethanols. J. Org. Chem. 2013, 78, 1665-1669. (e) Mahendar, L.; Satyanarayana, G. Substitution Controlled Functionalization of ortho- Bromobenzylic Alcohols via Palladium Catalysis: Synthesis of Chromenes and Indenols. (f) Iwasaki, M.; Araki, Y.; Nishihara, Y. Phenanthrene Synthesis by Palladium-Catalyzed Benzannulation with o-Bromobenzyl Alcohols through Multiple Carbon–Carbon Bond Formations. J. Org. Chem. 2017, 82, 6242-6258.

(25)Ozkal, E.; Cacherat, B.; Morandi, B. Cobalt(III)-Catalyzed Functionalization of Unstrained Carbon–Carbon Bonds through β-Carbon Cleavage of Alcohols. ACS Catal. 2015, 5, 6458-6462. (26)(a) Wang, H.; Choi, I.; Rogge, T.; Kaplaneris, N.; Ackermann, L. Versatile and Robust C–C Activation by Chelation-Assisted Manganese Catalysis. Nat. Catal. 2018, 1, 993-1001. (b) Qiu, Y.; Scheremetjew, A.; Ackermann, L. Electro-Oxidative C–C Alkenylation by Rhodium(III) Catalysis. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 2731-2738.

(27)Yu, T.-Y.; Zheng, Z.-J.; Sun, W.; Qiao, Z.-H. Direct C2-Heteroarylation of Indoles by Rhodium- Catalyzed C–C Bond Cleavage of Secondary Alcohols. Asian. J. Org. Chem. 2019, 8, 466-469.

(28)(a) Gozin, M.; Weisman, A.; Ben-David, Y.; Milstein, D. Activation of a Carbon–Carbon Bond in Solution by Transitiom-Metal Insertion. Nature 1993, 364, 699-701. (b) Liou, S.-Y.; van der Boom, E.; Milstein, D. Catalytic Selective Cleavage of a Strong C–C Single Bond by Rhodium in Solution. Chem. Commun. 1998, 687-688.

(29)Ruhland, K.; Obenhuber, A.; Hoffmann, S. D. Cleavage of Unstrained C(sp2)–C(sp2) Single Bonds with Ni0 Complexes Using Chelating Assistance. Organometallics 2008, 27, 3482-3495.

(30)(a) Zhu, J.; Wang, J.; Dong, G. Catalytic Activation of Unstrained C(aryl)–C(aryl) Bonds in 2,2’- Biphenols. Nat. Chem. 2019, 11, 45-51. (b) Zhu, J.; Chen, P.; Lu, G.; Liu, P.; Dong, G. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 18630-18640.

(31)Mukai, C.; Ohta, Y.; Oura, Y.; Kawaguchi, Y.; Inagaki, F. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19580- 19583.

(32)(a) Chan, Y. W.; Chan, K. S. Metalloradical-Catalyzed Aliphatic Carbon–Carbon Activation of Cyclooctane. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6920-6922. (b) To, C. T.; Choi, K. S.; Chan, K. S. Catalytic Carbon–Carbon σ-Bond Hydrogenation with Water Catalyzed by Rhodium Porphyrins. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11388-11391. (c) To, C. T.; Tam, C. M.; Chan, K. S. Iridium-Catalyzed Carbon–Carbon σ-Bond Hydrogenation with Water: Enhancement with Iridium Hydride. ACS Catal. 2015, 5, 4333-4336. (d) Tam, C. M.; To, C. T.; Chan, K. S. Carbon–Carbon σ-Bond Transfer Hydrogenation with DMF Catalyzed by Cobalt Porphyrins. Organometallics 2016, 35, 2174-2177.

(33)(a) Jazzar, R. F. R.; Macgregor, S. A.; Mahon, M. F.; Richards, S. P.; Whittlesey, M. K. C–C and C–H Bond Activation Reactions in N-Heterocyclic Carbene Complexes of Ruthenium. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4944-4945. (b) Bolaño, T.; Buil, M. L.; Esteruelas, M. A.; Izquierdo, S.; Lalrempuia, R.; Oliván, M.; Oñate, E. C–C Bond Activation of the NHC Ligand of an Osmium- Amido Complex. Organometallics 2010, 29, 4517-4523. (c) Sakurai, S.; Tobisu, M. Iridium- Mediated Arylation of Quinoline via the Cleavage of Carbon–Carbon and Carbon–Nitrogen Bonds of 1,3-Dimesitylimidazol-2-ylidene. Organometallics 2019, 38, 2834-2838.

(34)(a) Müller, C.; Iverson, C. N.; Lachicotte, R. J.; Jones, W. D. Carbon–Carbon Bond Activation in Pt(0)-Diphenylacetylene Complexes Bearing Chelating P,N- and P,P-Ligands. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9718-9719. (b) Gunay, A.; Jones, W. D. Cleavage of Carbon–Carbon Bonds of Diphenylacetylene and Its Derivatives via Photolysis of Pt Complexes: Tuning the C–C Bond Formation Energy toward Selective C–C Bond Activation. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8729- 8735.

(35) Cámpora, J.; Gutiérrez-Puebla, E.; López, J. A.; Monge, A.; Palma, P.; Río, D.; Carmona, E. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 3641-3644.

(36) Pérez-Gómez, M.; Azizollahi, H.; Franzoni, I.; Larin, E. M.; Lautens, M.; García-López, J.-A. Tandem Remote Csp3–H Activation/Csp3–Csp3 Cleavage in Unstrained Aliphatic Chains Assisted by Palladium(II). Organometallics 2019, 38, 973-980.

(37) Rawat, V.; Press, K.; Goldberg, I.; Vigalok, A. Straightforward Synthesis and Catalytic Applications of Rigid N,O-Type Calixarene Ligands. Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 11189-11193.

本論

1. アリルベンゼン誘導体の炭素–炭素結合切断を経るアルケニル化反応

(38)(a) For an overview: Yorimitsu, H.; Oshima, K. Metal-Mediated Retro-Allylation of Homoallyl Alcohols for Highly Selective Organic Synthesis. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2009, 7, 778-792. For selected examples: (b) Kondo, T.; Kodoi, K.; Nishinaga, E.; Okada, T.; Morisaki, Y.; Watanabe, Y.; Mitsudo, T. Ruthenium-Catalyzed β-Allyl Elimination Leading to Selective Cleavage of a Carbon–Carbon Bond in Homoallyl Alcohols. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 5587-5588. (c) Hayashi, S.; Hirano, K.; Yorimitsu, H.; Oshima, K. Palladium-Catalyzed Stereo- and Regiospecific Allylation of Aryl Halides with Homoallyl Alcohols via Retro-Allylation: Selective Generation and Use of σ-Allylpalladium. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2210-2211. (d) Iwasaki, M.; Hayashi, S.; Hirano, K.; Yorimitsu, H.; Oshima, K. Pd(OAc)2/P(cC6H11)3-Catalyzed Allylation of Aryl Halides with Homoallyl Alcohols via Retro-Allylation. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4463-4469. (e) Waibel, M.; Cramer, N. Palladium-Catalyzed Arylative Ring-Opening Reactions of Norborneols: Entry to Highly Substituted Cyclohexenes, Quinolines, and Tetrahydroquinolines. Angew. Chem., Int. Ed.2010, 49, 4455-4458. (f) Wang, Y.; Kang, Q. Palladium-Catalyzed Allylic Esterification via C–C Bond Cleavage of a Secondary Homoallyl Alcohol. Org. Lett. 2014, 16, 4190-4193.

(39)For selected examples of catalytic transformations via cleavage of allylic C–C bonds in allylmalonate derivatives: (a) Nilsson, Y. I. M.; Anderson, P. G.; Bäckvall, J.-E. Example of Thermodynamic Control in Palladium-Catalyzed Allylic Alkylation. Evidence for Palladium- Assisted Allylic C–C Bond Cleavage. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6609-6613. (b) Nečas, D.; Turský, M. Kotora, M. Catalytic Deallylation of Allyl- and Diallylmalonates. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10222-10223. (c) Turský, M.; Nečas, D.; Drabina, P.; Sedlák, M.; Kotora, M. Rhodium- Ctalyzed Deallylation of Allylmalonates and Related Compounds. Organometallics 2006, 25, 901-907. (d) Sumida, Y.; Yorimitsu, H.; Oshima, K. Nickel-Catalyzed Arylative Ring-Opening of 3-Methylenecycloalkane-1,1-dicarboxylates. Org. Lett. 2010, 12, 2254-2257.

(40)(a) Vicart, N.; Goré, J.; Cazes, B. 2-Methyl-1,3-Cyclopentane and -Cyclohexanediones: Nucleophiles and Leaving Groups in Palladium-Catalyzed Allylations. Synlett 1996, 850-852. (b) Vicart, N.; Goré, J.; Cazes. B. Tetrahedron 1998, 54, 11063-11078.

(41)Fisher, E. L.; Lambert, T. H. Leaving Group Potential of a Substituted Cyclopentadienyl Anion Toward Oxidative Addition. Org. Lett. 2009, 11, 4108-4110.

(42)Han, C.; Yamano, Y.; Kakiuchi, F.; Nakamura, K.; Uemura, D. Grubbs Carbene Complex- Catalyzed Cleavage of Allyl vic-Diols to Aldehydes with a co-Oxidant: Application to the Selective Cleavage of Huge Marine Molecules. Tetrahedron 2011, 62, 9622-9626.

(43)(a) Chen, F.; Qin, C.; Cui, Y.; Jiao, N. Implanting Nitrogen into Hydrocarbon Molecules through C–H and C–C Bond Cleavages: A Direct Approach to Tetrazoles. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 11487-11491. (b) Qin, C.; Zhou, W.; Chen, F.; Ou, Y. Jiao, N. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 12595-12599. (c) Liu, J.; Wen, X.; Qin, C.; Li, X.; Luo, X.; Sun, A.; Zhu, B.; Song, S.; Jiao, N. Oxygenation of Simple Olefins through Selective Allylic C–C Bond Cleavage: A Direct Approach to Cinnamyl Aldehydes. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 11940-11944.

(44)(a) White, C.; Oliver, A. J.; Maitlis, P. M. Pentamethylcyclopentadienyl-Rhodium and -Iridium Complexes. Part VII. Mono-, Di-, and Tri-μ-Hydrido-Complexes. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1973, 18, 1901-1907. (b) Nutton, A.; Bailey, P. M.; Maitlis, P. M. Pentamethylcyclopentadienyl- Rhodium and -Iridium Complexes. XXVIII. Properties and X-Ray Crystal Structures of [(RhC5Me5)3(H)3O]+ and [(RhC5Me5)2(H)2OAc]+ Prepared from Reactions of [(RhC5Me5)2(OH)3]+ with Alcohols. J. Organomet. Chem. 1981, 213, 313-332.

(45)(a) Chen, X.; Mukwaya, E.; Wong, M.-S.; Zhang, Y. A Systematic Review on Biological Activities of Prenylated Flavonoids. Pharm. Biol. 2014, 52, 655-660. (b) Šmejkal, K. Cytotoxic Potential of C-Prenylated Flavonoids. Phytochem. Rev. 2014, 13, 245-275.

(46)(a) Gulia, N.; Daugulis, O. Palladium-Catalyzed Pyrazole Directed sp3 C–H Bond Arylation for the Synthesis of β-Phenethylamines. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 3630-3634. (b) Kwak, S. H.; Gulia, N.; Daugulis, O. Synthesis of Unsymmetrical 2,6-Diarylanilines by Palladium- Catalyzed C–H Bond Functionalization Methodology. J. Org. Chem. 2018, 83, 5844-5850.

(47)Schlosser, M.; Volle, J.-N.; Leroux, F. Schenk, K. Switchable Reactivity: The Site-Selective Functionalization of Trifluoromethyl-Substituted Pyrazoles. Eur. J. Org. Chem. 2002, 2002, 2913- 2920.

(48)(a) Shen, K.; Fu, Y.; Li, J.-N.; Liu, L.; Guo, Q.-X. What Are the pKa Values of C–H Bonds in Aromatic Heterocyclic Compounds in DMSO? Tetrahedron 2007, 63, 1568-1576. (b) Janin, Y. L. Preparation and Chemistry of 3/5-Halogenopyrazoles. Chem. Rev. 2012, 112, 3924-3958.

(49)Despotopoulou, C.; Klier, L.; Knochel, P. Synthesis of Fully Substituted Pyrazoles via Regio- and Chemoselective Metalations. Org. Lett. 2009, 11, 3326-3329.

2. アルケニルベンゼン誘導体の炭素–炭素結合切断を経る各種変換反応の開発

(50)(a) Takahashi, T.; Kageyama, M.; Denisov, V.; Hara, R.; Negishi, E. Facile Cleavage of Cβ- Cβ’ Bond of Zirconacyclopentenes. Convenient Method for Selective Coupling Alkynes with Alkynes, Nitriles, and Aldehydes. Tetrahedron Lett. 1993, 34, 687-690. (b) Takahashi, T.; Kotora, M.; Hara, R.; Xi, Z. Carbon–Carbon Bond Cleavage and Selective Transformation of Zirconacycles. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1999, 72, 2591-2602. (c) Ma, W.; Yu, C.; Chen, T.; Xu, L.; Zhang, W.-X.; Xi, Z. Metallacyclopentadienes: Synthesis, Structure and Reactivity. Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 1160- 1192.

(51) Suzuki, H.; Takaya, Y.; Takemori, T. Selective Carbon–Carbon Bond Cleavage of Cyclopentadiene on a Trinuclear Ruthenium Pentahydride Complex. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 10779-10780.

(52) Shoshani, M. M.; Johnson, S. A. Cooperative Carbon-Atom Abstraction from Alkenes in the Core of a Pentanuclear Nickel Cluster. Nat. Chem. 2017, 9, 1282-1285.

(53) Youn, S. W.; Kim, B. S.; Jagdale, A. R. Pd-Catalyzed Sequential C–C Bond Formation and Cleavage: Evidence for an Unexpected Generation of Arylpalladium(II) Species. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11308-11311.

(54) Ye, J.; Shi, Z.; Sperger, T.; Yasukawa, Y.; Kingston, C.; Schoenebeck, F.; Lautens, M. Remote C– H Alkylation and C–C Bond Cleavage Enabled by An In Situ Generated Palladacycle. Nat. Chem. 2017, 9, 361-368.

(55) Azizollahi, H.; Mehta, V. P.; García-López, J.-A. Chem. Commun. 2019, 55, 10281-10284.

(56) Iron-Catalyzed Oxidative C–C(vinyl) σ-Bond Cleavage of Allylarenes to Aryl Aldehydes at Room Temperature with Ambient Air. Chem. Commun. 2019, 55, 4817-4820.

(57) Li, L.; Jiao, Y.; Brennessel, W. W.; Jones, W. D. Reactivity and Regioselectivity of Insertion of Unsaturated Molecules into M–C (M = Ir, Rh) Bonds of Cyclometalated Complexes. Organometallics 2010, 29, 4593-4605.

(58) Huang, L.; Wang, Q.; Qi, J.; Wu, X.; Huang, K.; Jiang, H. Rh(III)-Catalyzed ortho-Oxidative Alkylation of Unactivated Arenes with Allylic Alcohols. Chem. Sci. 2013, 4, 2665-2669.

3. パラジウム触媒を用いたアリールトリフラートとピラゾール誘導体のカップリング反応の開発

(59) Ansari, A.; Ali, A.; Asif, M.; Shamsuzzaman. Review: Biologically Active Pyrazole Derivatives. New. J. Chem. 2017, 41, 16-41. (b) Faria, J. V.; Vegi, P. F.; Miguita, A. G. C.; dos Santos, M. S.; Boechat, N.; Bernardino, A. M. R. Bioorg. Med. Chem. 2017, 25, 5891-5903.

(60) Penning, T.; Talley, J. J.; Bertenshaw, S. R.; Carter, J. S.; Collins, P. W.; Docter, S.; Graneto, M. J.; Lee, L. F.; Malecha, J. W.; Miyashiro, J. M.; Rogers, R. S.; Rogier, D. J.; Yu, S. S.; Anderson, G. D.; Burton, E. G.; Cogburn, J. N.; Gregory, S. A.; Koboldt, C. M.; Perkins, W. E.; Seibert, K.; Veenhuizen, A. W.; Zhang, Y. Y.; Isakson, P. C. Synthesis and Biological Evaluation of the 1,5- Diarylpyrazole Class of Cyclooxygenase-2 Inhibitors: Identification of 4-[5-(4-Methylphenyl)-3- (trifluoromethyl)-1H-pyrazol-1-yl]benzenesulfonamide (SC-58635, Celecoxib). J. Med. Chem. 1997, 40, 1347-1365.

(61) Cole, L. M.; Nicholson, R. A.; Casida, J. E. Action of Phenylpyrazole Insecticides at the GABA- Gated Chloride Channel. Pestic. Biochem. Physiol. 1993, 46, 47-54.

(62) Fustero, S.; Sánchez-Roselló, M.; Barrio, P.; Simón-Fuentes, A. From 2000 to Mid-2010: A Fruitful Decade for the Synthesis of Pyrazoles. Chem. Rev. 2011, 111, 6984-7034.

(63) For recent exmaples, see: (a) Romero, N. A.; Margrey, K. A.; Tay, N. E.; Nicewicz, D. A. Site- Selective Arene C–H Amination via Photoredox Catalysis. Nature 2015, 349, 1326-1330. (b) Gonda, Z.; Novák, Z. Transition-Metal-Free N-Arylation of Pyrazoles with Diaryliodonium Salts. Chem. Eur. J. 2015, 21, 16801-16806. (c) Muzalevskiy, V. M.; Rulev, A. Y.; Romanov, A. R.; Kondrashov, E. V.; Ushakov, I. A.; Chertkov, V. A.; Nenajdenko, V. G. Selective, Metal-Free Approach to 3- or 5-CF3-Pyrazoles: Solvent Switchable Reaction of CF3-Ynones with Hydrazines. J. Org. Chem. 2017, 82, 7200-7214. (d) Tian, M.; Shi, X.; Zhang, X.; Fan, X. Synthesis of 4- Acylpyrazoles from Saturated Ketones and Hydrazones Featured with Multiple C(sp3)–H Bond Functionalization and C–C Bond Cleavage and Reorganization. J. Org. Chem. 2017, 82, 7363- 7372. (e) Niu, L.; Yi, H.; Wang, S.; Liu, T.; Liu, J.; Lei, A. Photo-Induced Oxidant-Free Oxidative C–H/N–H Cross-Coupling between Arenes and Azoles. Nat. Commun. 2017, 8, 14226. (f) Shao, Y.; Zheng, H.; Qian, J.; Wan, X. In Situ Generation of Nitrilimines from Aryldiazonium Salts and Diazo Esters: Synthesis of Fully Substituted Pyrazoles under Room Temperature. (g) Visible- Light-Mediated Nickel(II)-Catalyzed C–N Cross-Coupling in Water: Green and Regioselective Access for the Synthesis of Pyrazole-Containing Compounds. You, G.; Wang, K.; Wang, X.; Wang, G.; Sun, J.; Duan, G.; Xia, C. Visible-Light-Mediated Nickel(II)-Catalyzed C–N Cross-Coupling in Wated: Green and Regioselective Access for the Synthesis of Pyazole-Containing Compounds. Org. Lett. 2018, 20, 4005-4009. (h) Thombal, R. S.; Lee, Y. R. Synergistic Indium and Silver Dual Catalysis: A Regioselective [2+2+1]-Oxidative N-Annulation Approach for the Diverse and Polyfunctionalized N-Arylpyrazoles. Org. Lett. 2018, 20, 4681-4685.

(64)(a) Klapars, A.; Antilla, J. C.; Huang, X.; Buchwald, S. L. A General and Efficient Copper Catalyst for the Amidation of Aryl Halides and the N-Arylation of Nitrogen Heterocycles. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7727-7729. (b) Antilla, J. C.; Baskin, J. M.; Barder, T. E.; Buchwald, S. L. Copper- Diamine-Catalyzed N-Arylation of Pyrolles, Pyrazole, Indazoles, Imidazoles, and Triazoles. J. Org. Chem. 2004, 69, 5578-5587.

(65) Cristau, H.-J.; Cellier, P. P.; Spindler, J.-F.; Taillefer, M. Mild Conditions for Copper-Catalysed N- Arylation of Pyrazoles. Eur. J. Org. Chem. 2004, 695-709.

(66) Correa, A.; Bolm, C. Ligand-Free Copper-Catalyzed N-Arylation of Nitrogen Nucleophiles. Adv. Synth. Catal. 2007, 349, 2673-2676.

(67) Ruiz-Castillo, P.; Buchwald, S. L. Applications of Palladium-Catalyzed C–N Cross-Coupling Reactions. Chem. Rev. 2016, 116, 12564-12649.

(68) Catalan, J.; Abboud, J. L. M.; Jose, E. Basicity and Acidity of Azoles. 1987, 41, 187-274.

(69) Düfert, M. A.; Billingsley, K. L.; Buchwald, S. L. Suzuki-Miyaura Cross-Coupling of Unprotected, Nitrogen-Rich Heterocycles: Substrate Scope and Mechanistic Investigation. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12877-12885.

(70) Anderson, K. W.; Tundel, R. E.; Ikawa, T.; Altman, R. A.; Buchwald, S. L. Monodentate Phosphines Provide Highly Active Catalysts for Pd-Catalyzed C–N Bond-Forming Reactions of Heteroaromatic Halides/Amines and (H)N-Heterocycles. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 6523-6527.

(71) Fernando, D. P.; Jiao, W.; Polivkova, J.; Xiao, J.; Coffey, S. B.; Rose, C.; Londregan, A.; Saenz, J.; Beveridge, R.; Zhang, Y.; Storer, G. E.; Vrieze, D.; Erasga, N.; Jones, R.; Khot, V.; Cameron, K. O.; McClure, K. F.; Bhattacharya, S. K.; Orr, S. T. M. Spiroazetidine-Piperidine Bromoindane as a Key Modular Template to Access a Variety of Compounds via C–C and C–N Bond-Forming Reactions. Tetrahedron Lett. 2012, 53, 6351-6354.

(72) Anitha, P.; Manikandan, R.; Viswanathamurthi, P. S. Palladium(II) 9,10-Phenanthrenequinone N- Substituted Thiosemicarbazone/Semicarbazone Complexes as Efficient Catalysts for N-Arylation of Imidazole. J. Coord. Chem. 2015, 68, 3537-3550.

(73) Veisi, H.; Heravi, M. R. P.; Hamelian, M. SBA-15-Functionalized Melamine-Pyridine Group- Supported Palladium(0) as an Efficient Heterogeneous and Recyclable Nanocatalyst for N- Arylation of Indoles through Ullmann-Type Coupling Reactions. Appl. Organomet. Chem. 2015, 29, 334-337.

(74) Lennartz, P.; Raabe, G.; Bolm, C. Palladium-Catalyzed C–H Bond Acetoxylation: An Approach to Ortho-Substituted Hydroxy[2.2]paracyclophane Derivatives. Adv. Synth. Catal. 2012, 354, 3237-3249.

(75) Touré, B. B.; Giraldes, J.; Smith, T.; Sprague, E. R.; Wang, Y.; Mathieu, S.; Chen, Z.; Mishina, Y.; Feng, Y.; Yan-Necale, Y.; Shakya, S.; Chen, D.; Meyer, M.; Puleo, D.; Brazell, J. T.; Straub, C.; Sage, D.; Wright, K.; Yuan, Y.; Chen, X.; Duca, J.; Kim, S.; Tian, L.; Martin, E.; Hurov, K.; Shao, W. Toward the Validation of Maternal Embryonic Leucine Zipper Kinase: Discovery, Optimization of Highly Potent and Selective Inhibitors, and Preliminary Biology Insight. J. Med. Chem. 2016, 59, 4711-4723.

(76)(a) Vila, C.; Hornillos, V.; Giannerini, M.; Fañanás-Mastral, M.; Feringa, B. L. Palladium- Catalysed Direct Cross-Coupling of Organolithium Reagents with Aryl and Vinyl Triflates. Chem. Eur. J. 2014, 20, 13078-13083. (b) Seganish, W. M.; DeShong, P. Preparation and Palladium- Catalyzed Cross-Coupling of Aryl Triethylammonium Bis(catechol) Silicates with Aryl Triflates. J. Org. Chem. 2014, 69, 1137-1143.

(77) Beletskaya, I. P.; Cheprakov, A. V. The Complementary Competitors: Palladium and Copper in C–N Cross-Coupling Reactions. Organometallics 2012, 31, 7753-7808.

(78) Babu, S.; Bhattacharyya, A.; Hwang, S.; Jani, M.; Moon, Y.-C.; Sydorenko, N. Preparation of Thiadiazole and Pyridazine Derivatives Useful for Treaing Huntington’s Disease. WO 2017100726, June 15, 2017.

(79) Janin, Y. L. Preparation and Chemistry of 3/5-Halogenopyrazoles. Chem. Rev. 2012, 112, 3924- 3958.

(80) L’Helgoual’ch, J.-M.; Seggio, A.; Chevallier, F.; Yonehara, M.; Jeanneau, E.; Uchiyama, M.; Mongin, F. Deprotonative Metalation of Five-Membered Aromatic Heterocycles Using Mixed Lithium-Zinc Species. J. Org. Chem. 2008, 73, 177-183.

(81) Heinisch, G.; Holzer, W.; Pock, S. Pyrazole Chemistry. Part 4. Directed Lithiation of 4-Bromo-1- phenyl-sulphonylpyrazole: a Convenient Approach to Vicinally Disubstituted Pyrazoles. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1990, 1829-1834.

(82) Effenberger, F.; Krebs, A. Regioselective Halo- and Carbodesilylation of (Trimethylsilyl)-1- methylpyrazoles. J. Org. Chem. 1984, 49, 4687-4695.

(83) Sakamoto, T.; Shiga, F.; Uchiyama, D.; Kondo, Y.; Yamanaka, H. Synthesis and Reaction of Tributylstannylpyrazoles. Heterocycles 1992, 33, 813-818.

(84) Hari, Y.; Shoji, Y.; Aoyama, T. Regioselective Synthesis of 1-Arylindazoles via N-Arylation of 3- Trimethylsilylindazoles. Tetrahedron Lett. 2005, 46, 3771-3774.

(85) Levchenko, V.; Dmytriv, Y. V.; Tymtsunik, A. V.; Liubchak, K.; Rudnichenko, A.; Melnyk, A. V.; Veselovych, S. Y.; Borodulin, Y. V.; Otsalyuk, O. M.; Tolmachev, A. A.; Mykhailiuk, P. K. Preparation of 5-Fluoropyrazoles from Pyrazoles and N-Fluorobenzenesulfonimide (NFSI). J. Org. Chem. 2018, 83, 3265-3274.

(86) Ye, C.; Gard, G. L.; Winter, R. W.; Syvret, R. G.; Twamley, B.; Shreeve, J. M. Synthesis of Pentafluorosulfanylpyrazole and Pentafluorosulfanyl-1,2,3-triazole and Their Derivatives as Energetic Materials by Click Chemistry. Org. Lett. 2007, 9, 3841-3844.

(87) Kuznetsov, A.; Onishi, Y.; Inamoto, Y.; Gevorgyan, V. Fused Heteroaromatic Dihydrosiloles: Synthesis and Double-Fold Modification. Org. Lett. 2013, 15, 2498-2501.

4. 実験項

(88) White, C.; Yates, A.; Maitlis, P. M.; Heinekey, D. M. (η5-Pentamethylcyclopentadienyl)Rhodium and -Iridium Compounds. Inorg. Synth. 1992, 29, 228-234.

(89) Takebayashi, S.; Shizuno, T.; Otani, T.; Shibata, T. Rh(III)-Catalyzed Directed C–H Bond Amidation of Ferrocenes with Isocyanates. Beilstein J. Org. Chem. 2012, 8, 1844-1848.

(90) Li, Y.; Li, B.-J.; Wang, W.-H.; Huang, W.-P.; Zhang, X.-S.; Chen, K.; Shi, Z.-J. Rhodium- Catalyzed Direct Addition of Aryl C–H Bonds to N-Sulfonyl Aldimines. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 2115-2119.

(91) Tamao, K.; Kodama, S.; Nakajima, I.; Kumada, M.; Minato, A.; Suzuki, K. Nickel-Phosphine Complex-Catalyzed Grignard Coupling-II: Grignard Coupling of Heterocyclic Compounds. Tetrahedron 1982, 38, 3347-3354.

(92) Yu, M.; Fang, H.; Yue, Y.; Chen, Y.; Chen, S. Synthesis of a Novel Ligand Containing Phenyl Pyridine. Synth. Commun. 2010, 40, 58-63.

(93) Schröder, N.; Wencel-Delord, J.; Glorius, F. J. High-Yielding, Versatile, and Practical [Rh(III)Cp*]-Catalyzed Ortho Bromination and Iodination of Arenes. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8298-8301.

(94) Sawayama, A. M.; Tanaka, H.; Wandless, T. J. Total Synthesis of Ustiloxin D and Considerations on the Origin of Selectivity of the Asymmetric Allylic Alkylation. J. Org. Chem. 2004, 69, 8810- 8820.

(95) von Gyldenfeldt, F.; Marton, D.; Tagliavini, G. Wurtz-Type Reductive Coupling Reaction of Allyl Bromides and Haloorganotins in Cosolvent/H2O(NH4Cl)/Zn Media as a Route to Allylstannanes and Hexaaryldistannanes. Organometallics 1994, 13, 906-913.

(96) Chen, Y.-H.; Graβl, S.; Knochel, P. Cobalt-Catalyzed Electrophilic Amination of Aryl- and Heteroarylzinc Pivalates with N-Hydroxylamine Benzoates. Angew. Chem., Int. Ed. 2018, 57, 1108-1111.

(97) Wang, H.; Schröder, N.; Glorius, F. Mild Rhodium(III)-Catalyzed Direct C–H Allylation of Arenes with Allyl Carbonates. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 5386-5389.

(98) Yamada, S.; Ono, F.; Katagiri, T.; Tanaka, J. Selective Ortho Alkylation of Phenols in the Presence of Metallic Sodium. Nippon Kagaku Kaishi 1980, 733-737.

(99) Mistico, L.; Querolle, O.; Meerpoel, L.; Angibaud, P.; Durandetti, M.; Maddaluno, J. Access to Silylated Pyrazole Derivatives by Palladium-Catalyzed C–H Activation of a TMS Group. Chem. Eur. J. 2016, 22, 9687-9692.

(100) Matsuura, Y.; Tamura, M.; Kochi, T.; Sato, M.; Chatani, N.; Kakichi, F. The Ru(cod)(cot)- Catalyzed Alkenylation of Aromatic C–H Bonds with Alkenyl Acetates. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9858-9859.

(101) Jin, W.; Yu, Z.; He, W.; Ye, W.; Xiao, W.-J. Efficient Rh(I)-Catalyzed Direct Arylation and Alkenylation of Arene C–H Bonds via Decarbonylation of Benzoic and Cinnamic Anhydrides. Org. Lett. 2009, 11, 1317-1320.

(102) Qiu, R.; Zhang, L.; Xu, C.; Pan, Y.; Pang, H.; Xu, L.; Li, H. Rhodium-Catalyzed Decarbonylative Direct Olefination of Arenes with Vinyl Carboxylic Acids. Adv. Synth. Catal. 2015, 357, 1229-1236.

(103) Wanniarachchi, S.; Liddle, B. J.; Lindeman, S. V.; Gardinier, J. R. Preparation, Propertie, and Reactivity of Carbonylrhodium(I) Complexes of Di(2-pyrazolylaryl)amido-Pincer Ligands. J. Organomet. Chem. 2011, 696, 3623-3636.

(104) Asako, S.; Kobashi, T.; Takai, K. Use of Cyclopropane as C1 Synthetic Unit by Directed Retro-Cyclopropanation with Ethylene Release. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 15425-15429.

(105) Liu, P. M.; Frost, C. G. Ruthenium-Catalyzed C–H Functionalization of Arylpyrazoles: Regioselective Acylation with Acid Chlorides. Org. Lett. 2013, 15, 5862-5865.

(106) Yang, P.; Bao, Y.-S. Palladium Nanoparticles Supported on Organofunctionalized Kaolin as an Efficient Heterogeneous Catalyst for Directed C–H Functionalization of Arylpyrazoles. RSC Adv. 2017, 7, 53878-53886.

(107) Qiu, R.; Zhang, L.; Xu, C.; Pan, Y.; Pang, H.; Xu, L.; Li, H. Rhodium-Catalyzed Decarbonylative Direct Olefination of Arenes with Vinyl Carboxylic Acids. Adv. Synth. Catal. 2015, 357, 1229-1236.

(108) Kumar, A.; Muniraj, N.; Prabhu, K. R. Cobalt(III)-Catalyzed Direct ortho-Alkenylation of Arylpyrzoles: A Comparative Study on Decarboxylation and Desilylation. Eur. J. Org. Chem. 2019, 2735-2739.

(109) Bertog, A.; Hintermann, L.; Huber, D. P.; Perseghini, M.; Sanna. M.; Togni, A.; Substrate Range of the Titanium TADDOLate Catalyzed Asymmetric Fluorination of Activated Carbonyl Compounds. Helv. Chim. Acta 2012, 95, 353-403.

(110) Pejic, M.; Popp, S.; Bolte, M.; Wagner, M.; Lerner, H.-W. Functionalized Pyrazoles as Agents in C–C Cross-Coupling Reactions. Zeitschrift für Naturforschung B, 2014, 69, 83-97.

(111) Qin, L.; Ren, X.; Lu, Y.; Li, Y.; Zhou, J. Intermolecular Mizoroki-Heck Reaction of Aliphatic Olefins with High Selectivity for Substitution at the Internal Position. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 5915-5919.

(112) Ricardo, C. L.; Mo, X.; McCubbin, J. A.; Hall, D. G. A Surprising Substituent Effect Provides a Superior Boronic Acid Catalyst for Mild and Metal-Free Direct Friedel-Crafts Alkylations and Prenylations of Neutral Arenes. Chem. Eur. J. 2015, 21, 4218-4223.

(113) Panda, N.; Jena, A. K. Fe-Catalyzed One-Pot Synthesis of 1,3-Di- and 1,3,5-Trisubstituted Pyrazoles from Hydrazones and Vicinal Diols. J. Org. Chem. 2012, 77, 9401-9406.

(114) Alex, K.; Tillack, A.; Schwarz, N.; Beller, M. Zinc-Catalyzed Synthesis of Pyrazolines and Pyrazoles via Hydrohydrazination. Org. Lett. 2008, 10, 2377-2379.

(115) Chen, C.-Y.; Huang, Y.-Y.; Su, W.-N.; Kaneko, K.; Kimura, M.; Takayama, H.; Wong, F. F. Palladium-Catalyzed Dehalogenation of 5-Halopyrazoles. J. Heterocyclic Chem. 2012, 49, 183- 189.

(116) Ye, C.; Gard, G. L.; Winter, R. W.; Syvret, R. G.; Twamley, B.; Shreeve, J. M. Synthesis of Pentafluorosulfanylpyrazole and Pentafluorosulfanyl-1,2,3-triazole and Their Derivatives as Energetic Materials by Click Chemistry. Org. Lett. 2007, 9, 3841-3844.

(117) Kuznetsov, A.; Onishi, Y.; Inamoto, Y.; Gevorgyan, V. Fused Heteroaromatic Dihydrosiloles: Synthesis and Double-Fold Modification. Org. Lett. 2013, 15, 2498-2501.

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