化学記事
メタラフォトレドックス(Metallaphotoredox)は、光触媒サイクルと遷移金属触媒サイクルを同時に動かす 二重触媒系です。光触媒が生成するラジカルを遷移金属が「取り込んで」新たな結合を形成します。
基本概念:
光触媒(例: Ir 錯体)が可視光を吸収して還元剤となり、 ニッケル(Ni)触媒の酸化状態を制御します(Ni⁰ → NiⅠ → NiⅡ → NiⅢ → NiⅠ)。 通常の熱化学では困難な C(sp³)–C(sp²) カップリングがマイルドな条件で進行します。
代表的な反応と文献:
- α-アミノ C–H アリール化 (Zuo & MacMillan, Science 2016): Ir光触媒 + Ni触媒で α-アミノ C–H 結合を直接アリール化。 保護基不要で骨格多様化に応用。
- デカルボキシル型カップリング (Chu et al.): カルボン酸から CO₂ を脱離させてラジカルを生成、Ni で捕捉。 天然アミノ酸を出発原料として利用可能。
- Csp3–Csp2 カップリング: アルキルハライドと アリールハライドの直接カップリング(Pd では困難)。
- 光/Cu 触媒系: C–N、C–O カップリングへの応用も急増中。
設計上のポイント:
- 光触媒と金属触媒の酸化還元電位の「マッチング」が重要
- 溶媒は DMA, DMF が一般的。塩基は K₂CO₃, Cs₂CO₃ が多い
- 光源: 34 W 青色 LED(λ = 450–460 nm)が標準