酸によるヘテロ芳香環炭素フッ素結合活性化を利用した炭素 ......第三章...

筑波大学大学院博士前期課程

数理物質科学研究科修士論文

酸によるヘテロ芳香環炭素–フッ素結合活性化を

利用した炭素–炭素結合形成反応

福田拓也

化学専攻

2018 年 2 月

2

3

筑波大学大学院博士前期課程

数理物質科学研究科修士論文

酸によるヘテロ芳香環炭素–フッ素結合活性化を

利用した炭素–炭素結合形成反応

福田拓也

化学専攻

指導教員市川淳士印

4

5

目次

第一章序 1

第二章酸を用いた芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合の活性化による分子内環化 10

第一節緒言 10

第二節 2-ブロモ-1,1-ジフルオロ-1-エテンの調製 13

第三節反応条件の検討（2-フルオロベンゾフランの合成） 14

第四節ブロモジフルオロアルケンの一般性検討 15

第五節アリールボロン酸誘導体の一般性検討 16

第六節反応条件の検討（酸を用いた芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合活性化） 17

第七節基質一般性の検討 18

第八節反応機構研究 19

第三章酸を用いた芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合活性化による aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

分子間クロスカップリング 21

第一節緒言 21

第二節溶媒の検討 22

第三節反応温度の検討 23

第四節基質一般性の検討 24

第五節反応機構の考察 25

第四章実験項 26

第五章総括 53

謝辞 54

6

1

第一章序

芳香環と芳香環を連結する炭素–炭素結合形成反応は、有機合成化学において最も重要な反応の一

つである。その一般的な手法として、クロスカップリングが現在広く用いられている。中でも、鈴木

–宮浦カップリングのように、パラジウム触媒存在下でアリールハライドとアリールボロン酸からビ

アリール骨格を形成する手法や (式 1)1、根岸カップリングのようにニッケル触媒存在下でアリール

ハライドとアリール亜鉛化合物からビアリール骨格を形成する手法が多く用いられている (式 2)2。

しかしこれらの手法では、高価な遷移金属触媒とともに、反応の前駆体としてアリール金属種の調製

を必要とする点に問題があった。

これに対し近年、この問題を解決する効率的なビアリール合成法として、芳香環炭素–水素結合の

活性化を経る手法が開発された。すなわち、芳香環炭素–ハロゲン結合と芳香環炭素–水素結合から直

接炭素–炭素結合を形成するクロスカップリング反応が報告されている。Fagnou らは、パラジウム触

媒存在下でブロモアレーンに対してベンゼンを作用させ、塩基として炭酸カリウムおよび配位子とし

て嵩高い DavePhos を加えることで、ビアリール骨格形成を達成している (式 3)3。この手法では、従

来のカップリング反応で必要としていたアリール金属種を調製する必要がないため、合成手順を簡便

化することができる。また、Ji らはこの手法を用いて、インドール誘導体の芳香環炭素–水素結合活

性化を経る四環式縮環化合物の合成を報告している (式 4)4。さらに伊丹らは、マイクロウェーブ照

射下 t-ブトキシカリウムを用いることで、遷移金属触媒を必要とせずにヨードアレーンとヘテロアレ

ーンのクロスカップリングを報告している (式 5)5。同時に Daugulis らも、同様の手法でフェノール

誘導体の芳香環炭素–水素結合活性化を経る分子内でカップリングを行い、三環式縮環化合物を合成

している (式 6)6。

2

このように、現在までに報告されている炭素–水素結合と炭素–ハロゲン結合の両活性化を経るビアリー

ル合成では、炭素–ヨウ素、炭素–臭素、炭素–塩素結合を含むものがほとんどであり、炭素–フッ素結合の

活性化を含むクロスカップリングの例は極めて少ない。その理由として、炭素–フッ素結合の安定性が挙

げられる。炭素–フッ素結合は結合解離エネルギーが極めて高く、炭素を含むすべての共有結合の中

で最も強い結合である。このため、炭素–フッ素結合の活性化を経るビアリール合成は一般的に困難

とされる (Table 1)7。炭素–フッ素結合の活性化を伴うビアリール合成は、医農薬や材料の分野での利

用が期待されており、現在の有機合成化学において最も重要な課題の一つとされている。

3

芳香環炭素–フッ素結合の活性化を伴うビアリール合成では、例えば古典的な手法として、付加–

脱離過程を経る芳香族求核置換反応 (SNAr) が挙げられる。フルオロアレーンの芳香族求核置換反

応は、(i) 炭素–炭素二重結合の分極により位炭素の求電子性が増していること、(ii) フルオロアレ

ーンと求核剤との反応で生じる Meisenheimer 中間体がフッ素の高い電気陰性度により安定化される

こと、(iii) フッ素原子が置換基として小さいことにより、他のハロアレーンの反応に比べて促進さ

れる (Scheme 1)。しかしながらこうした芳香族求核置換反応を達成するには、電子求引基をもつフ

ルオロアレーンに対し、有機マグネシウム反応剤や有機リチウム反応剤などの強力なアリール金属

種を求核剤として用いる必要がある (式 7)8。

近年では、遷移金属による酸化的付加を経る類似の芳香環炭素–フッ素結合活性化の例が報告されてい

る 9。例えば、ニッケル触媒によるフルオロアレーンとアリールボロン酸エステルとの鈴木–宮浦カップリ

ング反応 (式 8)10、ヒドロキシ基をもつホスフィン配位子を用いた穏和な条件下でのフルオロアレーンと

有機マグネシウム反応剤とのカップリング反応 (式 9)11などが報告されている。しかし、これらの反応

では高価な遷移金属を用い、かつ配向基、特殊な配位子、あるいは高温条件を必要とするし、何よりアリ

ール金属種が不可欠である。

4

ごく最近になってようやく、酸を用いた芳香環炭素–フッ素結合活性化によるアレーンとの連結反応が報

告された。2011 年 Siegel らは、カルボラン酸イオンをカウンターアニオンとする極めて強力なシリルカチ

オン種を用いることで、芳香環炭素–フッ素結合活性化を達成している 12。この反応では、シリルカチオン

がフッ素原子を引き抜くように芳香環炭素–フッ素結合を活性化し、続くアレーンとの Friedel–Crafts 型環

化が進行することで生成物を得ている (式 10)。しかし、この反応では高価な酸を必要とし、同時に高温

条件も必要である。2012 年 Amsharov らは、活性アルミナを用いたジオトロピックな遷移状態を経る芳香

環炭素–フッ素結合活性化反応を報告している 13。ただしこの反応では、高真空条件下 200 °C まで加熱す

る必要がある (式 11) 。また、Shao らは Siegel と同様の手法を用いることで、芳香環炭素–フッ素結合活

性化を経るベンゼンとの分子間クロスカップリングを行い、ビアリール合成を達成している (式 12)14。こ

の手法では、フッ素の隣接位にトリメチルシリル基を導入し、フッ素の引き抜きによって生じるアリール

カチオンを位のケイ素で安定化することにより、芳香環炭素–フッ素結合の活性化に成功している。

5

一方で当研究室では、酸を用いたカルボカチオン中間体を経る炭素–フッ素結合の活性化反応を種々報告

している 15。フッ素置換基を位に有するカルボカチオンは、フッ素原子の非共有電子対がカルボカチオ

ンの空の p 軌道へ流れ込むことで共鳴安定化を受ける (Figure 1)。したがって、1,1-ジフルオロ-1-アルケン

にブレンステッド酸またはルイス酸を作用させると、位が選択的にプロトン化あるいはメタル化され、フ

ッ素置換基で安定化された-カルボカチオンが生じる。このカルボカチオンに求核剤が攻撃し、最後にフ

ッ化水素が脱離することで、脱フッ素を伴う炭素–炭素結合形成反応が進行する (Scheme 2)。

当研究室では、このフッ素置換基による-カルボカチオンの安定化効果を利用することで、sp2 炭素–フ

ッ素結合の活性化反応を開発している。例えば、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン-2-オール(HFIP) 中、

ビフェニル部位を有する 1,1-ジフルオロ-1-アルケンに触媒量のカチオン性パラジウム錯体と三フッ化ホ

ウ素ジエチルエーテル錯体を作用させると、Friedel–Crafts 型の環化反応が進行し、フルオロフェナントレ

ン誘導体が得られる (式 13)16。また、二つのフェネチル基を有する 1,1-ジフルオロ-1-アルケンに対して

マジック酸を作用させると、同様に Friedel–Crafts 型の環化反応が 2 回連続して進行し、ワンポットでらせ

ん構造をもつ炭素環が構築できる (式 14)17。これらの反応では、1,1-ジフルオロ-1-アルケンのビニル位炭

素–フッ素結合活性化を達成している。

6

またこの方法は、上で述べた芳香環炭素–フッ素結合の活性化にも適用可能である。フルオロアレーンに

対してブレンステッド酸あるいはルイス酸を作用させると、芳香環上のフッ素の位が選択的にプロトン化

され、フッ素原子によって安定化されたアレニウムイオン中間体を生成する。このアレニウムイオンに対

し、芳香環からの Friedel–Crafts 型環化反応が進行し、続く脱フッ化水素を伴う芳香族化によって目的の環

化生成物が得られる (式 15, 16)18,19。

以上のように、ベンゼン環の炭素–フッ素結合活性化法は徐々に開発されつつあるものの、芳香族ヘテロ

環の炭素–フッ素結合活性化の例はさらに少ない。芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合の活性化手法は、ベン

ゼン環の場合と同様に芳香族求核置換反応や遷移金属を用いた酸化的付加が用いられる。Kuhn らは、電子

求引基を複数もつ基質に対して N-ヘテロ環状カルベンを求核剤として作用させることで、芳香族求核置換

反応によるヘテロ環炭素–フッ素結合の活性化を達成している (式 17)20。しかしこの手法では、ペンタフ

ルオロピリジンのようなフッ素置換基が複数置換した電子不足な基質でなければ適用できない。また

Ackermann らは、ニッケル触媒を用いた酸化的付加による芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合活性化を報告し

ている (式 18)21。しかしこの反応では、ニッケル触媒存在下で 2-フルオロピリジンに対して特殊なホス

フィン配位子を必要とし、ここでもアリール金属種である有機マグネシウム反応剤を作用させることで炭

素–フッ素結合活性化を達成している。

7

これに対し、芳香族ヘテロ環の炭素–フッ素結合を活性化し、アレーンとのカップリングを行う報告は未

だない。このような背景から筆者は、芳香族ヘテロ環化合物の酸による炭素–フッ素結合活性化を利用して

炭素–炭素結合を形成する反応の開発に取り組んだ。すなわち、ヘテロ原子を有するフルオロアレーンに対

し、適切な酸を作用させることで炭素–フッ素結合活性化を行い、炭素–炭素結合の形成によるビアリール

骨格の構築を目指した (式 19)。ここでは、隣接するヘテロ原子のカチオン安定化効果を利用することで

ヘテロアレニウムイオン中間体の生成を促進し、効率的な芳香環炭素–フッ素結合の活性化を期待した。

まず、ビフェニル部位を有する 2-フルオロベンゾフラン誘導体に対し、酸を作用させることで結合形成

を行い、ジベンゾフラン骨格を持つ多環式芳香族ヘテロ環化合物を合成できると考えた (式 20)。ここで

は、フッ素原子および酸素原子で共鳴安定化されたヘテロアレニウムイオンが生じたのちに、分子内のベ

ンゼン環からの Friedel–Crafts 型環化反応が進行することで、芳香環が増環される。こうした考えに基づい

て種々検討した結果、塩化アルミニウムを用いた芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合の活性化による多環式芳

香族ヘテロ環化合物の合成を達成した。第二章でその詳細について述べる。

また、上記の芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合活性化の手法を分子間での反応にも適用した。これにより、

芳香環炭素–フッ素結合と芳香環炭素–水素結合から炭素–炭素結合を形成するクロスカップリング反応が

進行し、ビアリール合成を達成できると考えた(式 21)。検討を行った結果について、第三章でその詳細に

ついて述べる。

8

参考文献

1. (a) Miyaura, N.; Yanagi, T.; Suzuki, A. Synth. Commun. 1981,11, 513-519. (b) Miyaura, N.; Suzuki, A.

Chem. Rev. 1995, 95, 2457-2483. (c) Martin, R.; Buchwald, S. L. Acc. Chem. Res 2008, 41, 1461-1473.

2. (a) Negishi, E.; King, A.; Okukado, N. J. Org. Chem. 1977, 42, 1821-1823. (b) Negishi, E. Acc. Chem. Res.

1982, 15, 340-348. (c) Knochel, P.; Singer, R. D. Chem. Rev. 1993, 93, 2117-2188.

3. (a) Lafrance, M.; Fagnou, K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16494–16497. (b) Lafrance, M.; Rowley, C. N.;

Woo, T. K.; Fagnou, K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8754–8456.

4. Ji, S.-J.; Wang, S.-Y.; Lu, X.-M.; Zi, Y.; Chu, X.-Q. Tetrahedron ,2014, 70, 232–238.

5. (a) Yanagisawa, S.; Ueda, K.; Taniguchi, T.; Itami, K. Org. Lett. 2008, 10, 4673-4676. (b) Deng, G.; Ueda,

K.; Yanagisawa, S.; Itami, K.; Li, C.-J. Chem.–Eur. J. 2009, 15, 333.

6. Bajracharya, G. B.; Daugulis, O. Org. Lett. 2008, 10, 4625–4628.

7. Huheey, J. E.; Keiter, E. A.; Keiter, R. L. Inorganic Chemistry: Principles of Structure and Reactivity,

HarperCollins College Publishers: New York, USA, 1993.

8. (a) Okuhara, K. J. Org. Chem. 1976, 41, 1487. (b) Sun, Y.; Sun, H.; Jia, J.; Du, A.; Li, X. Organometallics 2014,

33, 1079–1081.

9. (a) Sun, A. D.; Love, J. A. Org. Lett. 2011, 13, 2750–2753. (b) Kawamoto, K.; Kochi, T.; Sato, M.; Mizushima,

E.; Kakiuchi, F. Tetrahedron Lett. 2011, 52, 5888–5890. (c) Jin, Z.; Li, Y.-J.; Ma, Y.-Q.; Qiu, L.-L.; Fang, J.-X.

Chem.—Eur. J. 2012, 18, 446–450. (d) Yu, D.; Shen, Q.; Lu, L. J. Org. Chem. 2012, 77, 1798–1804. (e) Guo,

W.-J.; Wang, Z.-X. J. Org. Chem. 2013, 78, 1054–1061. (f) Ohashi, M.; Doi, R.; Ogoshi, S. Chem.—Eur. J. 2014,

20, 2040–2048. (g) Sun, A. D.; Leung, K.; Restivo, A. D.; LaBerge, N. A.; Takasaki, H.; Love, J. A.

Chem.—Eur. J. 2014, 20, 3162–3168. (h) Liu, X.-W.; Echavarren, J.; Zarate, C.; Martin, R. J. Am. Chem. Soc.

2015, 137, 12470−12473. (i) Niwa, T.; Ochiai, H.; Watanabe, Y.; Hosoya, T. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137,

14313−14318.

10. Tobisu, M.; Xu, T.; Shimasaki, T.; Chatani, N. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19505–19511.

11. Nakamura, Y.; Yoshikai, N.; Ilies, L.; Nakamura, E. Org. Lett. 2012, 14, 3316–3319.

12. (a) Duttwyler, S.; Douvris, C.; Fackler, N. L. P.; Tham, F. S.; Reed, C. A.; Baldridge, K. K.; Siegel, J. S. Angew.

Chem., Int. Ed. 2010, 49, 7519–7522. (b) Allemann, O.; Duttwyler, S.; Romanato, P.; Baldridge, K. K.; Siegel, J.

S. Science 2011, 332, 574–577. (c) Alleman, O.; Baldridge, K. K.; Siegel, J. S. Org. Chem. Front. 2015, 2,

1018–1021.

13. (a) Amsharov, K. Y.; Kabdulov, M. A.; Jansen, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 4594–4597. (b) Amsharov,

K. Y.; Merz, P. J. Org. Chem. 2012, 77, 5445–5448.

9

14. Shao, B.; Bagdasarian, A. L.; Popov, S.; Nelson, H. M. Science 2017, 355, 1403-1407.

15. (a) Ichikawa, J.; Miyazaki, S.; Fujiwara, M.; Minami, T. J. Org. Chem. 1995, 60, 2320–2321. (b) Ichikawa, J.;

Jyono, H.; Kudo, T.; Fujiwara, M.; Yokota, M. Synthesis 2005, 39–46. (c) Ichikawa, J.; Kaneko, M.; Yokota, M.;

Itonaga, M.; Yokoyama, T. Org. Lett. 2006, 8, 3167–3170. (d) Yokota, M.; Fujita, D.; Ichikawa, J. Org. Lett.

2007, 9, 4639–4642. (e) Nakanishi, W.; Matsuno, T.; Ichikawa, J.; Isobe, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50,

6048–6051. (f) Fuchibe, K.; Mayumi, Y.; Zhao, N.; Watanabe, S.; Yokota, M.; Ichikawa, J. Angew. Chem., Int.

Ed. 2013, 52, 7825–7828. (g) Fujita, T.; Watabe, Y.; Yamashita, S.; Tanabe, H.; Nojima, T.; Ichikawa, J. Chem.

Lett. 2016, 45, 964–966.

16. Fuchibe, K.; Morikawa, T.; Shigeno, K.; Fujita, T.; Ichikawa, J. Org. Lett. 2015, 17, 1126–1129.

17. (a) Ichikawa, J.; Yokota, M.; Kudo, T.; Umezaki, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 4870–4873. (b) Fuchibe,

K.; Jyono, H.; Fujiwara, M.; Kudo, T.; Yokota, M.; Ichikawa, J. Chem.—Eur. J. 2011, 17, 12175–12185.

18. (a) Suzuki, N.; Fujita, T.; Ichikawa, J. Org. Lett. 2015, 17, 4984–4987.

19. (b) Suzuki, N.; Fujita, T.; Amsharov, K. Y.; Ichikawa, J. Chem. Comm. 2016, 52, 12948–12951.

20. (a) Kuhn, N.; Fahl, J.; Boese, R.; Henkel, G. Z. Naturforsch., B: Chem. Sci. 1998, 53, 881–886. (b) Kuhn, N.;

Mallah, E.; Steimann, M.; Ströbele, M.; Zeller, K. P. Z. Naturforsch., B: Chem. Sci. 2009, 64, 1176–1182.

21. (a) Ackermann, L.; Borm, R.; Spatz, J. H.; Meyer, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 7216–7219. (b) Braun,

T.; Perutz, R. N. Chem. Comm. 2002, 2749–2757. (c) Nakamura, E.; Yoshikai, N.; Mashima, H. J. Am. Chem.

Soc. 2005, 127, 11978–11979.

10

第二章酸を用いた芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合の活性化による分子内環化

第一節緒言

ヘテロ環を有する多環式芳香族ヘテロ環化合物は、その特異な半導体特性により有機半導体を始め

とする機能性材料への応用が期待されている化合物群である 1。特に、ジベンゾフランおよびカルバ

ゾール骨格を有する化合物は、発光層やキャリア輸送層として有用であるため、有機発光ダイオード

としての研究が多くされている(Figure 2) 2。そこで筆者は、芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合の活性

化手法を利用して、ジベンゾフランおよびカルバゾール骨格の構築を目指した。すなわち、2-フルオ

ロベンゾヘテロールに対して適切な酸を作用させ、芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合活性化を経る分

子内での炭素–炭素結合形成により、ジベンゾフランおよびカルバゾール骨格を有する多環式芳香族

ヘテロ環化合物を合成できると期待した (Scheme 3)。

11

まず、環化前駆体となるビフェニル部位を有する 2-フルオロベンゾフランの調製法について検討し

た。ここでは、当研究室で既に開発している,-ジフルオロスチレンの 5-endo-trig 環化による 2-フル

オロベンゾフランの合成法を利用できると考えた (Scheme 4)3。この手法ではまず、パラジウム触媒

存在下で 2-ヨードアニソールに対して別途調製したジフルオロビニルボランを作用させ、カップリン

グ反応によりジフルオロスチレンを合成する。続く三臭化ホウ素によるメチルエーテルの脱保護の後、

水素化ナトリウムを作用させて分子内でビニル位求核置換 (SNV) 反応を行なうことで、2-フルオロ

ベンゾフラン骨格を構築できる。

この手法では、中間体のジフルオロビニル銅が活性プロトンに不安定なため、ヨードフェノールを

そのままカップリングに用いることができないという欠点があり、ヨードフェノールの保護を必要と

していた。そこで筆者は、求電子剤と求核剤を逆にし、ブロモジフルオロアルケンと安定なボロン酸

誘導体との鈴木–宮浦カップリングを行うことで、フェノールの保護基を使うことなく望みの,-ジフ

ルオロスチレンを調製できると考えた。さらに、鈴木–宮浦カップリングとそれに続く分子内 SNV 反

応はいずれも塩基を必要とすることに着目し、ブロモジフルオロアルケンとボロン酸誘導体の反応に

おいて適切な塩基性条件を選択すれば、これらの反応が連続的に進行して 2-フルオロベンゾフランが

一挙に得られると考えた (Scheme 5)。

12

これらの考えを基に、ブロモジフルオロアルケンとアリールボロン酸とからワンポットで調製した

2-フルオロベンゾフランに対し、酸を作用させることで芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合活性化を行い、

ジベンゾフラン骨格を有する多環式芳香族ヘテロ環化合物の二段階簡便合成を目指した (Scheme 6)。

さらに、2-フルオロインドールからも同様の形式で反応が進行すると考え、カルバゾール骨格を有す

る化合物の合成検討も併せて行った。初めに 2-フルオロベンゾフランのワンポット合成について第二

節から第五節で述べ、第六節以降で多環式芳香族ヘテロ環化合物の合成について述べる。

13

第二節 2-ブロモ-1,1-ジフルオロ-1-エテンの調製

初めに、環化前駆体の 2-フルオロベンゾヘテロール 2 を調製するため、2-ブロモ-1,1-ジフルオロ-1-エテ

ン 3 を調製した (Scheme 7)。ここではまず、o-ブロモベンズアルデヒドを出発原料として、4 位に置換基

をもつフェニルボロン酸との鈴木–宮浦カップリングを行い、2-アリールベンズアルデヒド 1 を調製した。

いずれの基質のおいても、問題なく 1 が得られた。次に、Wittig 型のジフルオロメチレン化によって、1,1-

ジフルオロエテン 2 を調製した。続いて、ジフルオロエテン 2 のジブロモ化および脱臭化水素によって、

前駆体となる 2-ブロモ-1,1-ジフルオロ-1-エテン 3 を調製した。いずれの基質においても、高収率で 3 が得

られた。また、ナフチル置換体 3h の調製の際には、o-ブロモベンズアルデヒドの代わりに 2-ヒドロキシ-1-

ナフトアルデヒド由来のトリフルオロメタンスルホナートを用いた (Scheme 8)。

14

第三節反応条件の検討（2-フルオロベンゾフランの合成）

ビフェニル部位を有する 2-ブロモ-1,1-ジフルオロ-1-エテン 3a をモデル基質とし、カップリング–

SNV 環化によるフルオロベンゾフラン 4a の調製を検討した。初めに、用いる溶媒の検討を行った。1

mol%のパラジウムビス(トリフェニルホスフィン)ジクロリド存在下でジフルオロアルケン 3a に対し、

1.3 倍モル量の 2-ヒドロキシフェニルボロン酸および 3.0 倍モル量の炭酸ナトリウムを作用させ、種々

の溶媒中 120 °Cで 4時間加熱した。その結果、t-ブタノール、シクロペンチルメチルエーテル (CPME)、

あるいはトルエンを溶媒として用いた場合、カップリング反応はわずかに進行するものの SNV 反応ま

では進行せず、目的の 2-フルオロベンゾフラン 4a は全く得られなかった (Table 2, entries 1–3)。溶媒

に N,N-ジメチルホルムアミド (DMF) あるいは N-メチルピロリドン (NMP) を用いたところ、低収

率ながら 4a が得られた (entries 4, 5)。次に、ジオキサン–水 (2/1) の混合溶媒を用いて同様の反応を

行ったところ、目的の 4a を 81%の高収率で得ることができた (entry 6)。

続いて溶媒にジオキサン–水 (2/1) の混合溶媒を用い、塩基の検討を行った。炭酸ナトリウムを用

いた場合に高収率で 4a が得られたことから、他の炭酸塩も検討したところ、カウンターカチオンと

なる元素の周期が高くなるにつれて 4a の収率が向上した (entries 7–9)。また、リン酸三カリウム、

水酸化ナトリウム、t-ブトキシナトリウムを用いた場合、4a の生成は低収率に留まった (entries 10–12)。

ここでは、安価な炭酸ナトリウムを最適な塩基とし、entry 6 の条件で基質一般性の検討を行った。そ

の詳細については次の第三節で述べる。

15

第四節ブロモジフルオロアルケンの一般性検討

前節で得られた最適条件を用いて、2-ブロモ-1,1-ジフルオロ-1-エテン 3 の一般性の検討を行った

(Table 3)。ビフェニル部位を持つ基質 3a の反応では、反応時間を 24 時間に延ばすことにより目的の

2-フルオロベンゾフラン 4a を単離収率 96%で得た。ビフェニル部位に置換基を持つ基質 3b–3g につ

いても同様に反応を行ったところ、アルキル基を持つ 3b および 3c、ハロゲン置換基を持つ 3d および

3e、メトキシ基を持つ 3f、フェニル基を持つ 3g のいずれにおいても、高収率でフルオロベンゾフラ

ン 4b–4g を得ることができた。また、ナフタレン骨格を有する基質 3h についても 67%と良好な収率

で目的の 4h が得られた。さらに、脂肪族リンカーを持つ 2-ブロモ-1,1-ジフルオロ-4-フェニル-1-ブテ

ン 3i では、マイクロウェーブを用いて 150 °C に加熱することで、目的の 4i が収率 77%で得れらた。

3c および 3h の反応では、塩基に炭酸ナトリウムを用いる条件では低収率であったが、炭酸カリウム

を用いることで収率の向上が見られた。

16

第五節アリールボロン酸誘導体の一般性検討

同様の反応条件を用いて、ヒドロキシフェニルボロン酸の一般性を検討した。ヒドロキシ基のパラ

位に置換基を持つアリールボロン酸をブロモジフルオロアルケン 3 に対して 1.3 倍モル量作用させた

ところ、電子供与基を持つ 3j および 3k、電子求引基を持つ 3l–3n のいずれにおいても、高い収率で

フルオロベンゾフラン 4j–4n 得ることができた。また、アミノフェニルボロン酸ピナコールエステル

を用いた場合、マイクロウェーブで加熱することにより、窒素上が無置換の 4o が収率 58%で得られ

た。窒素上がフェニル基で置換された 4p は、パラジウム触媒と炭酸ナトリウムの量を増やし、同じ

くマイクロウェーブにより加熱すると、収率 79%で得られた。窒素上がトシル化された 4q は、炭酸

セシウムを用いることにより、収率 56%で得られた。なお、窒素上がメチル化されたフルオロインド

ール 4r は、4o の窒素上をメチル化することで調製した (式 22)。

17

第六節反応条件の検討（酸を用いた芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合活性化）

第四節で調製した 2-フルオロ-3-(ビフェニル-2-イル)ベンゾフラン (4a) をモデル基質として、酸に

よる環化の検討を行った。初めに、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン-2-オール (HFIP) 中 60 °C で

加熱下、種々の酸で処理して含酸素ヘテロ PAH 6a の合成検討を行った。p-トルエンスルホン酸

(TsOH) を用いて反応を行ったところ、ほぼ定量的に 6a が得られた (entry 1)。塩化亜鉛を用いた場

合は目的の環化体が全く得られず、定量的に 4a が回収された (entry 3)。トリフルオロメタンスルホ

ン酸トリメチルシリル (TMSOTf)、三フッ化ホウ素–ジエチルエーテル錯体、または塩化アルミニウ

ムを酸として作用させた場合にも、ほぼ定量的に 6a が得られた (entries 5–7)。これらの結果から、

より安価な塩化アルミニウムを最適な酸とした。また、塩化アルミニウムの量を 2.5 倍モル量から 2.0

倍モル量に減らしても、6a の収率に変化はなく、単離収率 92%で 6a が得られた (entry 8)。

次に溶媒の検討を行った。クロロベンゼン中の反応では反応系が複雑化した (entry 9)。これに対し

o-ジクロロベンゼン中では、53%の収率で環化体 6a が得られたものの、HFIP 中での収率には及ばな

かった (entry 10)。ジクロロメタン、ジクロロエタン (DCE) あるいはアセトニトリル (MeCN) 中

では、6a は全く得られなかった (entries 11–13)。したがって、HFIP 中で基質 4 に対して塩化アルミ

ニウム 2.0 倍モル量を作用させた後、60 °C で加熱することとし、基質一般性の検討を行った。その詳

細について次の第七節で述べる。

18

第七節基質一般性の検討

第六節で得られた最適条件を用いて、基質一般性の検討を行った。調製したフルオロベンゾヘテロ

ール 4 に対して、塩化アルミニウムを 2.0 倍モル量を作用させ、60 °C で加熱した。ビフェニル部位あ

るいはベンゾフラン部位に置換基を持ついずれの基質においても、環化体 6 が得られた (Table 6)。

芳香環が増環した 4h や脂肪族リンカーを含む 4i でも問題なく反応が進行し、対応する 6h および 6i

がそれぞれ 93%、80%の収率で得られた。さらに、2-フルオロインドール誘導体の反応でも、窒素上

が無置換の 4o、フェニル基が置換した 4p については、高い収率で含窒素 PAH 6o および 6p が得られ

た。窒素上がメチル基あるいはトシル基で置換された 4q や 4r でも反応は進行し、低収率ながら 6q

あるいは 6r がそれぞれ得られた。

19

さらに 6i は、p-シメン溶媒中パラジウム炭素の存在下 180 °C で加熱することにより、脱水素が進

行してベンゾ[b]ナフト[2,1-d]フラン (7) を 86%の収率で与えた (式 23)。このように、本手法では酸

素を含む四環式ヘテロ PAH の合成も可能である。

第八節反応機構研究

推定反応機構を Scheme 9 に示す。まず、酸によってベンゾフラン誘導体 4 がプロトン化され、ヘ

テロアレニウムイオン中間体 A が生じる。この際、ベンゾフランの 3 位が選択的にプロトン化される

ことで、フッ素置換基によって安定化された-カルボカチオンが選択的に生じる。続いて、ビフェニ

ル部位から分子内 Friedel–Crafts 型の環化反応が進行し、脱フッ化水素を伴う芳香族化を経て、目的の

環化体 6 が得られると考えている。

フッ素置換基の優位性を確かめるために、フッ素以外のハロゲンが置換した 2-ハロベンゾフラン 8

を別途調製し、環化を検討した。ここでは、8 に対して塩化アルミニウムを 2.5 倍モル量を作用させ、

60 °C で加熱を行った (Table 7)。塩素置換基を持つ 8a の反応では、59%の収率で環化体 6a が得られ

た (entry 2)。ヨウ素置換基をもつ 8c の反応では、環化体 6a は得られたが低収率となった (entry 4)。

臭素置換基をもつ 8b および無置換体の 8d の反応では、環化体 6a はほとんど得られなかった (entries

3, 5)。この結果は、ハロゲン置換基の中でも-カチオン安定化効果の強いフッ素置換基がヘテロアレ

ニウムイオン中間体の発生を助け、これにより環化が円滑に進行することを示している。

20

参考文献

1. (a) Nozaki, K.; Kawaguchi, K.; Nakano, K. J. Org. Chem. 2007, 72, 5119–5128. (b) Tsubaki, K.; Kawabata,

T.; Tokitoh N.; Kuramochi, K.; Sasamari, T.; Nakanishi, K. J. Org. Chem. 2014, 79, 2625−2631. (c)

Karabıyıka, H.; Sevinçeka, R.; Karabıyıka, H. J. Phys. Org. Chem. 2015, 28, 490–496. (d) Liao, L. S.; Lee, S.

T.; Jiang, Z. Q.; Zhang, Z. H.; Gao, C. H.; Dong, S. C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 14224–14228. (e)

Liao, L. S.; Wang, Z. K.; Shi, X. B.; Gao, C. H.; Dong, S. C.; Zhang, L. Appl. Phys. A 2015, 118, 381–387.

2. (a) Eastman Kodak Company US Pat. 7183010, 2007. (b) Andrienko, D.; May, M.; Helwi, M. A.;

Baumeier, B.; Kowalsky,W.; Fuchs, E.; Lennartz, C. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13818–13822.

(c) Zaami, N.; Slugovc, C.; Pogantsch, A.; Stelzer, F. Macromol. Chem. Phys. 2004, 205, 523–529.

(d) Chen, H. Y.; Yeh, S. C.; Chen, C. T.; Chen, C. T. J. Mater. Chem. 2012, 22, 21549–21559. (e) Wu, L.

Z.; Wang, G. X.; Li, J.; Deng, L. J. Mater. Chem. C 2013, 1, 8140–8145.

3. Ichikawa, J.; Wada, Y.; Fujiwara, M.; Sakoda, K. Synthesis 2002, 13, 1917–1936.

21

第三章酸を用いた芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合活性化による分子間クロスカップリング

第一節緒言

ビアリール骨格は天然物や生理活性物質に広く見られる構造であると同時に、ポリマーや機能性材

料においても非常に重要な骨格である。中でも、ベンゾフランの 2 位に芳香環を有する 2-アリールベ

ンゾフラン骨格を有する化合物には、抗細胞毒性作用、アントラサイクリン系抗生物質と類似の作用、

あるいはアロマターゼ阻害作用などの生理活性が報告されている 1。

このような背景から、第二章で述べたアレニウムイオン中間体を経る分子内芳香族ヘテロ環炭素–

フッ素結合の活性化を分子間反応へと展開すれば、2-フルオロベンゾフランと芳香族化合物との分子

間クロスカップリングが可能になり、2-アリールベンゾフランを合成できると考えた。すなわち、2-

フルオロベンゾフラン 9 と芳香族化合物 10 に対して適切な酸を作用させることで、2-アリールベンゾ

フラン 11 の合成を目指した。第二節でその詳細について述べる。

22

第二節溶媒の検討

3-ブチル-2-フルオロベンゾフラン (9) および p-キシレンをモデル基質とし、これらに対して塩化ア

ルミニウムを 1.5 倍モル量作用させ、反応条件の検討を行った (Table 8)。初めに、無溶媒で p-キシレ

ンを溶媒量 (0.1 M) 用いたところ、単離収率 86%で目的のクロスカップリング体 11 が得られた

(entry 1)。次に、p-キシレンを 5 倍モル量用いて溶媒の検討を行った。ジエチルエーテルやテトラヒ

ドロフラン (THF) 、N,N-ジメチルホルムアミド (DMF) 溶媒中では、クロスカップリング生成物 11

は全く得られなかった (entries 3–5)。また、2,2,2-トリフルオロエタノールやトリフルオロ酢酸中でも、

11 は全く得られなかった (entries 6, 7)。ジクロロメタンやジクロロエタン (DCE)、クロロベンゼン

などのハロゲン系溶媒では、中程度の収率で 11 を与えた (entries 8–12)。副生成物を同定するために

p-キシレンを加えずに反応を行ったところ、9 のホモカップリング体 12 が 25%の収率で得られた

(entry 9)。また、HFIP 中では 41%の収率で 11 が得られた (entry 13)。これらの結果から、より実用

的な反応へと展開するために、5 倍モル量の p-キシレンとジクロロメタン溶媒を用いる条件を最適条

件とした。

23

第三節反応温度の検討

次に、クロスカップリング体 11 の収率を向上させるために、反応温度の検討を行った (Table 9)。

–78 °C で反応は進行せず、–20 °C 付近から 11 を生じることが分かった (entry 2)。さらに、–20 °C で

p-キシレンと塩化アルミニウムのジクロロメタン溶液中に 9 をゆっくり滴下することでホモカップリ

ング体 12 の生成を抑え、単離収率 68%で 11 を得ることができた (entry 4)。この結果から、p-キシレ

ンと塩化アルミニウムのジクロロメタン溶液中に 9 をゆっくり滴下する entry 4 を最適条件とし、次に

基質一般性の検討を行った。その詳細を第四節で述べる。

24

第四節基質一般性の検討

第三節で得られた最適条件を用いて、基質一般性の検討を行った。ジクロロメタン中、3-ブチル-2-

フルオロベンゾフラン (9) に対し、5 倍モル量の芳香族求核剤と 1.5 倍モル量の塩化アルミニウムを

加え–20 °C で反応させた (Table 10)。p-キシレンを用いた場合、収率 68%で目的のカップリング体 11a

が得られた。p-ジメトキシベンゼンを用いた場合、2.0 倍モル量まで減らしても 75%の収率で 11b が

得られた。チオフェンを用いた場合は、目的の 11c が 39%と低収率ながら得られた。メチル基あるい

はメトキシ基が 3 つ置換した 1,3,5-三置換ベンゼンとの反応ではクロスカップリング体 11d、11h は全

く得られなかった。これは、求核剤となる芳香族化合物の立体障害によるものと考えられる。また、

ジメチルアミノベンゼンとの反応でも目的物 11e は全く得られなかった。これは、アミノ基によって

塩化アルミニウムが失活したためと考えている。

25

第五節反応機構の考察

推定反応機構を Scheme 11 に示す。まず、塩化アルミニウムによって系内に発生したプロトン源が

ベンゾフラン誘導体 9 をプロトン化し、ヘテロアレニウムイオン中間体 B が生じる。この際、ベンゾ

フランの 3 位が選択的にプロトン化されて、位にフッ素置換基と環内の酸素原子により安定化され

たカルボカチオンを生じる。続いて、芳香族化合物から Friedel–Crafts 型の環化反応が進行し、脱フッ

化水素を伴う芳香族化を経て、目的のカップリング体 11 が得られると考えている。

参考文献

1. (a) Pintus, F.; Kumar, A.; Fais, A.; Pieroni, E.; Medda, R.; Era, B.; Fanti, M.; Motos, M. J.; Delogu G. L. Bioorg.

Med. Chem. Lett. 2016, 26, 2308–2313. (b) Shi, W.; Coleman, R. S.; Lowary, T. L. Org. Biomol. Chem., 2009, 7,

3709–3722. (c) Pu, W.; Yuan, Y.; Lu, D.; Wang, X.; Liu, H.; Wang, C.; Wang, F.; Zhang, G. Bioorg. Med.

Chem. Lett. 2016, 26, 5497–5500. (d) Aslam, S. N.; Stevenson, P. C.; Kokubun, T.; Hall, D, R. Microbiol. Res.

2009, 164, 191–195.

26

第四章実験項

1. General

1H NMR,

13C NMR, and

19F NMR spectra were recorded on a Bruker Avance 500 spectrometer at 500 MHz

(1H NMR), 126 MHz (

13C NMR), and 470 MHz (

19F NMR) or a JEOL ECS-400 spectrometer at 400 MHz (

1H

NMR), 100 MHz (13

C NMR), and 376 MHz (19

F NMR). Chemical shift values in CDCl3 are given in ppm

relative to internal Me4Si (for 1H NMR: δ = 0.00 ppm), CDCl3 (for

13C NMR: δ = 77.0 ppm), and C6F6 (for

19F

NMR: δ = 0.00 ppm). High resolution mass spectroscopy (HRMS) was measured on a JMS-T100GCV

spectrometer (EI+) or JMS-T100CS spectrometer (APCI). IR spectra were recorded on a Horiba FT-300S

spectrometer by the attenuated total reflectance (ATR) method. Unless otherwise noted, all reactions were

carried out under argon or nitrogen. Column chromatography and preparative thin-layer chromatography

(PTLC) were conducted on silica gel (Silica Gel 60 N, Kanto Chemical Co., Inc. for column chromatography

and Wakogel B-5F, Wako Pure Chemical Industries for PTLC, respectively). Column chromatography and

preparative thin-layer chromatography (PTLC) were conducted on silica gel (Silica Gel 60 N, Kanto Chemical

Co., Inc. for column chromatography and Wakogel B-5F, Wako Pure Chemical Industries for PTLC,

respectively). All the reactions were conducted under nitrogen. Diethyl ether, toluene, tetrahydrofuran (THF)

and dichloromethane were purified by a solvent-purification system (GlassContour) equipped with columns of

activated alumina and supported-copper catalyst (Q-5) before use. 1,1,1,3,3,3-Hexafluoropropan-2-ol (HFIP)

was distilled from CaH2 and stored over activated molecular sieves 4A.

27

2. Preparation of Bromodifluoroethenes 3

1-(Biphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3a)

To a CCl4 (69 mL) solution of 2-(2,2-difluorovinyl)biphenyl (2a, 7.51 g, 34.7 mmol) was added bromine

(1.90 mL, 36.9 mmol) at room temperature. After stirring for 20 min, the solvent was removed under reduced

pressure. To the residue were added THF (69 mL) and 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU, 5.70 mL,

37.8 mmol) at room temperature. After stirring for 30 min, the reaction was quenched with water, and organic

materials were extracted with dichloromethane three times. The combined extracts were washed with brine and

dried over Na2SO4. After removal of the solvent under reduced pressure, the residue was purified by silica gel

column chromatography (hexane) to give 3a (10.1 g, 99%) as a colorless solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.35–7.39 (m, 5H), 7.40–7.41 (m, 1H), 7.42–7.46 (m, 3H).

13C NMR (126 MHz,

CDCl3): δ 77.6 (dd, JCF = 40, 27 Hz), 127.5, 127.6, 128.2, 128.5, 129.9, 130.1, 130.4, 131.2 (dd, JCF = 4, 2 Hz),

140.2, 142.7, 152.5 (dd, JCF = 291, 288 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 78.1 (d, JFF = 30 Hz, 1F), 79.4 (d,

JFF = 30 Hz, 1F). IR (neat): ν 3059, 3026, 1732, 1477, 1281, 1227, 987, 916, 758, 700 cm–1

. HRMS (EI+): m/z

Calcd. for C14H979

BrF2 [M]+: 293.9856; Found: 293.9856. m.p. 41.0–41.5 ºC.

1-(4-Methylbiphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3b)

1-Bromo-2,2-difluoroethene 3b was prepared by the method described for 3a using

1-(4-methylbiphenyl-2-yl)-2,2-difluoroethene (2b, 1.73 g, 7.53 mmol), Br2 (0.45 mL, 8.7 mmol), CCl4 (15.5

mL), 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU, 1.3 mL, 8.4 mmol), and THF (15.5 mL). Purification by silica

gel column chromatography (hexane/EtOAc = 30/1) gave 3b (1.88 g, 81%) as a pale yellow oil.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 2.40 (s, 3H), 7.22 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 7.26–7.28 (m, 3H), 7.34–7.38 (m, 2H),

7.41–7.45 (m, 2H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 77.8 (dd, JCF = 40, 27 Hz), 127.3, 128.2, 128.3, 129.0,

129.8, 130.0, 130.3, 131.0 (d, JCF = 3 Hz), 137.2 (d, JCF = 12 Hz), 142.6, 152.4 (dd, JCF = 291, 288 Hz). 19

F

NMR (470 MHz, CDCl3): δ 78.0 (d, JFF = 31 Hz, 1F), 79.3 (d, JFF = 31 Hz, 1F). IR (neat): ν 3024, 1731, 1479,

1443, 1279, 985, 912, 820, 756 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C15H1179

BrF2 [M]+: 308.0012; Found:

308.0018.

28

1-(4-Butylbiphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3c)

1-Bromo-2,2-difluoroethene 3c was prepared by the method described for 3a using

1-(4-Butylbiphenyl-2-yl)-2,2-difluoroethene (2c, 3.59 g, 13.2 mmol), Br2 (1.05 mL, 20.4 mmol), CCl4 (26.5

mL), 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU, 2.2 mL, 14.6 mmol), and THF (26.5 mL). Purification by

silica gel column chromatography (hexane) gave 3c (3.79 g, 82%) as a pale yellow oil.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 0.95 (t, 7.4 Hz, 3H), 1.37–1.43 (m, 2H), 1.62–1.68 (m, 2H), 2.66 (t, J = 7.4 Hz,

2H), 7.21–7.31 (m, 4H), 7.35–7.45 (m, 4H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 14.0, 22.4, 33.5, 35.4, 77.8 (dd,

JCF = 40, 27 Hz), 127.3, 128.3, 128.4, 129.8, 130.1, 130.4, 131.2 (d, JCF = 4 Hz), 137.5, 142.2, 142.8 (d, JCF = 3

Hz), 152.5 (dd, JCF = 291, 288 Hz).19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 77.9 (d, JFF = 31 Hz, 1F), 79.3 (d, JFF = 31

Hz, 1F). IR (neat): ν 2956, 2929, 2360, 1732, 14 79, 1281, 1228, 987, 912, 755 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd.

for C18H1779

BrF2 [M]+: 350.0482; Found: 350.0472.

1-(4-Chlorobiphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3d)

1-Bromo-2,2-difluoroethene 3d was prepared by the method described for 3a using

1-(4-chlorobiphenyl-2-yl)-2,2-difluoroethene (2d, 1.56 g, 6.23 mmol), Br2 (0.45 mL, 8.7 mmol), CCl4 (15.5

mL), 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU, 1.05 mL, 7.0 mmol), and THF (12.5 mL). Purification by

silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 30/1) gave 3d (1.52 g, 74%) as a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.31 (ddd, J = 10.6, 8.5, 1.6 Hz, 3H), 7.38–7.47 (m, 5H).

13C NMR (126 MHz,

CDCl3): δ 77.3 (dd, JCF = 41, 27 Hz), 128.0, 128.5, 129.8, 130.0, 130.1, 130.2, 131.3 (d, JCF = 4 Hz), 133.7,

138.7, 141.4, 152.5 (dd, JCF = 291, 289 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 78.4 (d, JFF = 30 Hz, 1F), 79.9 (d,

JFF = 30 Hz, 1F). IR (neat): ν 3062, 2359, 1732, 1473, 1277, 1228, 1092, 986, 912, 829, 754 cm–1

.

Anal. Calcd for C13H8BrClF2: C, 51.02; H, 2.45. Found: C, 51.39; H,2.51. m.p. 50.3–51.1 ºC.

29

1-(4-Fluorobiphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3e)

1-Bromo-2,2-difluoroethene 3e was prepared by the method described for 3a using

1-(4-fluorobiphenyl-2-yl)-2,2-difluoroethene (2e, 1.21 g, 5.15 mmol), Br2 (0.28 mL, 5.4 mmol), CCl4 (10 mL),

1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU, 0.82 mL, 5.5 mmol), and THF (10 mL). Purification by silica gel

column chromatography (hexane/EtOAc = 30/1) gave 3e (1.16 g, 74 %) as a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.11 (dd, J = 8.7, 8.7 Hz, 2H), 7.33–7.35 (m, 3H), 7.39–7.46 (m, 3H).

13C NMR

(126 MHz, CDCl3): δ 77.4 (dd, JCF = 40, 27 Hz), 115.3 (d, JCF = 22 Hz), 127.8, 129.9, 130.2 (d, JCF = 8 Hz),

130.3, 131.3 (d, JCF = 4 Hz), 136.2 (d, JCF = 4 Hz), 141.6, 152.5 (dd, JCF = 291, 288 Hz), 162.4 (d, JCF = 247

Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 46.9 (ddd, JFH = 13.7, 8.8, 5.0 Hz, 1F), 78.3 (d, JFF = 30 Hz, 1F), 79.6 (d,

JFF = 30 Hz, 1F). IR (neat): ν 3068, 2360, 1731, 1512, 1473, 1444, 1280, 1215, 984, 839, 757 cm–1

. HRMS

(EI+): m/z Calcd. for C14H879

BrF3 [M]+: 311.9761; Found: 311.9772. m.p. 67.0–67.5 ºC.

1-(4-Methoxybiphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3f)

1-Bromo-2,2-difluoroethene 3f was prepared by the method described for 3a using

1-(4-methoxybiphenyl-2-yl)-2,2-difluoroethene (2f, 252 mg, 1.02 mmol), Br2 (0.060 mL, 1.2 mmol), CCl4 (2

mL), 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU, 0.16 mL, 1.1 mmol), and THF (2 mL). Purification by silica

gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) gave 3f (300 mg, 92%) as a pale yellow oil.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 3.86 (s, 3H), 6.95 (dd, J = 6.7, 2.0 Hz, 2H), 7.30 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 7.35 (dd, J

= 8.3, 8.3 Hz, 2H), 7.40–7.44 (m, 2H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 55.2, 77.9 (dd, JCF = 40, 27 Hz), 113.7,

127.2, 129.6, 129.8, 130.1 (dd, JCF = 13, 13 Hz), 130.4, 131.2 (d, JCF = 2 Hz), 132.6, 152.5 (dd, JCF = 291, 288

Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 77.9 (d, JFF = 31 Hz, 1F), 79.3 (d, JFF = 31 Hz, 1F), IR (neat): ν 2958,

2837, 2362, 1732, 1612, 1516, 1477, 1441, 1281, 1244, 1176, 987, 912, 833, 760 cm–1


for C15H1179

BrF2O [M]+: 323.9961; Found: 323.9973.

30

1-(1,1’:4’,1”-Terphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3g)

1-Bromo-2,2-difluoroethene 3g was prepared by the method described for 3a using

1-(1,1’:4’,1”-terphenyl-2-yl)-2,2-difluoroethene (2g, 297 mg, 1.02 mmol), Br2 (0.060 mL, 1.2 mmol), CCl4 (2

mL), 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU, 0.16 mL, 1.1 mmol), and THF (2 mL). Purification by silica

gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) gave 3g (300 mg, 73%) as a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.37 (dd, J = 7.4, 7.4 Hz, 1H), 7.40 (d, J = 6.9 Hz, 2H), 7.45–7.48 (m, 6H), 7.66

(dd, J = 8.2, 1.9 Hz, 4H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 77.7 (dd, JCF = 40, 27 Hz), 126.9, 127.1, 127.4, 127.7,

128.8, 128.9, 129.9, 130.2 (JCF = 2 Hz), 130.4, 131.3 (JCF = 4 Hz), 139.2, 140.2, 140.6, 142.3, 152.5 (dd, JCF =

290, 288 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 78.2 (d, JFF = 30 Hz, 1F), 79.6 (d, JFF = 30 Hz, 1F). IR (neat): ν

3061, 3028, 2359, 1732, 1477, 1281, 989, 912, 841, 756 cm–1


79BrF2 [M]

+:

370.0169; Found: 370.0164. m.p. 117.0–118.0 ºC.

1-(2-Phenylnaphthyl-1-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3h)

1-Bromo-2,2-difluoroethene 3h was prepared by the method described for 3a using

1-(2-phenylnaphthyl-1-yl)-2,2-difluoroethene (2h, 2.06 g, 10 mmol), Br2 (0.54 mL, 10.5 mmol), CCl4 (20 mL),

1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU, 1.75 mL, 17.6 mmol), and THF (20 mL). Purification by silica gel

column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) gave 3h (2.96 g, 86%) as a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.41–7.49 (m, 6H), 7.56 (ddd, J = 8.1, 6.8, 1.1 Hz, 1H), 7.64 (ddd, J = 8.3, 6.9,

1.3 Hz, 1H), 7.93 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.97 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 8.06 (d, J = 8.5 Hz, 1H). 13

C NMR (126 MHz,

CDCl3): δ 75.3 (dd, JCF = 36, 32 Hz), 125.2, 125.6. 126.4. 127.3, 127.6, 128.08, 128.10 (d, JCF = 4 Hz), 128.2,

128.3 (d, JCF = 10 Hz), 128.4, 128.6, 129.4, 130.3, 131.7 (dd, JCF = 2, 2 Hz), 132.9, 140.8, 141.7, 155.4 (dd, JCF

= 290, 290 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 79.8 (dd, JFF = 29 Hz, 2F). IR (neat): ν 3059, 1734, 1495, 1273,

1201, 974, 916, 864, 824, 760, 696 cm–1


BrF2 [M]+: 344.0012; Found:

344.0025. m.p. 76.8–77.5 ºC.

31

1-Bromo-2,2-difluoro-4-phenyl-1-butene (3i)

1-Bromo-2,2-difluoroethene 3i was prepared by the method described for 3a using

2,2-difluoro-4-phenyl-1-buthene (2i, 638 mg, 3.79 mmol), Br2 (0.21 mL, 4.1 mmol), CCl4 (7.6 mL),

1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU, 0.90 mL, 5.8 mmol), and THF (7.6 mL). Purification by silica gel

column chromatography (hexane/EtOAc = 50/1) gave 3i (625 mg, 67%) as a colerless liquid .

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 2.63–2.67 (m, 2H), 2.84 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 7.19-7.24 (m, 3H), 7.30 (ddd, J =

7.2, 5.6, 1.7 Hz, 2H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 32.7 33.5 (dd, JCF = 5, 2 Hz), 80.1 (dd, JCF = 41, 21 Hz),

126.4, 128.5 (d, JCF = 4 Hz), 139.8, 153.4 (dd, JCF = 288, 285 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 71.8 (dd, JFF

= 43 Hz, 1F), 77.7 (dd, JFF = 43 Hz, 1F). IR (neat): ν 3030, 2927, 2862, 2360, 1740, 1268, 1024, 924, 743, 696

cm–1

.

3. Preparation of 3-(Biaryl-2-yl)-2-fluorobenzoheteroles 4

3-(Biphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (4a)

In a Schlenk tube were placed 1-(biphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3a, 2.95 g, 10.0 mmol),

2-hydroxyphenylboronic acid (1.79 g, 13.0 mmol), PdCl2(PPh3)2 (71 mg, 0.1 mmol) and Na2CO3 (3.18 g, 30.0

mmol). After the tube was purged with nitrogen, a pre-degassed mixed solvent (50 mL, 1,4-dioxane/water =

2/1) was added to the tube. After stirring at 120 °C for 6 h, the reaction was quenched with aq. HCl (2 M).

Organic materials were extracted with dichloromethane three times. The combined extracts were washed with

brine and dried over Na2SO4. After removal of solvent under reduced pressure, the residue was purified by

column chromatography on silica gel (hexane/EtOAc = 25/1) to give 4a (2.76 g, 96%) as a colorless solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.14 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 7.20–7.27 (m, 7H), 7.34 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.44–7.52

(m, 3H), 7.56 (dd, J = 7.0, 1.7 Hz, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 92.8 (d, JCF = 11 Hz), 110.8, 119.9 (d,

JCF = 6 Hz), 123.4 (d, JCF = 4 Hz), 123.5, 126.93 (d, JCF = 4 Hz), 126.94, 127.5, 128.1, 128.4, 128.5 (d, JCF = 2

Hz), 128.7, 130.7, 130.9, 141.1, 142.2, 147.0, 155.6 (d, JCF = 283 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 47.5 (s,

1F). IR (neat): ν 3059, 3026, 1662, 1454, 1377, 1296, 1209, 1016, 997, 740, 700 cm–1


for C20H13FO [M]+: 288.0950; Found: 288.0964. m.p. 68.7–69.5 ºC.

32

3-(4-Methylbiphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (4b)

2-Fluorobenzofuran 4b was prepared by the method described for 4a using

1-(4-methylbiphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3b, 463 mg, 1.50 mmol), 2-hydroxyphenylboronic acid

(266 mg, 1.93 mmol), PdCl2(PPh3)2 (12 mg, 0.015 mmol), and Na2CO3 (475 mg, 4.48 mmol). Purification by

silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 30/1) gave 4b (421 mg, 93%) as a pale yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 2.29 (s, 3H), 7.03 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.13–7.17 (m, 3H), 7.22 (ddd, J = 7.5, 2.5,

1.3 Hz, 1H), 7.28 (dd, J = 7.7, 1.2 Hz, 1H), 7.35 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.41–7.50 (m, 3H), 7.54 (dd, J = 7.3, 1.2

Hz, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 21.1, 92.9 (d, JCF = 11 Hz), 110.8, 119.9 (d, JCF = 6 Hz), 123.4 (d, JCF

= 4 Hz), 123.5, 126.9 (d, JCF = 4 Hz), 127.2, 128.4, 128.5, 128.7 (d, JCF = 3 Hz), 128.8, 130.7, 130.8, 136.6,

138.2, 142.3, 147.0, 155.6 (d, JCF = 283 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 47.8 (s, 1F). IR (neat): ν 3024,

2359, 1660, 1485, 1375, 1296, 1207, 997, 820, 741 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C20H15FO [M]+:

302.1107; Found: 302.1101. m.p. 75.8–76.0 ºC.

3-(4-Butylbiphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (4c)

2-Fluorobenzofuran 4c was prepared by the method described for 4a using

1-(4-butylbiphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3c, 178 mg, 0.51 mmol), 2-hydroxyphenylboronic acid

(90 mg, 0.65 mmol), PdCl2(PPh3)2 (3.4 mg, 0.005 mmol), and K2CO3 (211 mg, 1.5 mmol). Purification by

silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) gave 4c (133 mg, 77%) as a colorless liquid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 0.89 (t, J = 7.3 Hz, 3H), 1.23–1.31 (m, 2H), 1.50–1.56 (m, 2H), 2.54 (t, J = 7.6

Hz, 2H), 7.02 (d, J = 7.9 Hz, 2H), 7.11 (dd, J = 7.9, 7.9 Hz, 1H), 7.15 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.18–7.22 (m, 2H),

7.34 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.41–7.51 (m, 3H), 7.54 (d, J =7.2 Hz, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 13.9, 22.2,

33.4, 35.2, 93.0 (d, JCF = 10 Hz), 110.7, 120.0 (d, JCF = 6 Hz), 123.3 (d, JCF = 4 Hz), 123.4, 126.9 (d, JCF = 4

Hz), 127.2, 128.1, 128.3, 128.5, 130.6, 130.9, 138.2, 141.6, 142.2, 146.9, 155.7 (d, JCF = 283 Hz). 19

F NMR

(470 MHz, CDCl3): δ 47.4 (s, 1F). IR (neat): ν 2956, 2929, 2360, 1662, 1454, 1375, 1207, 997, 740 cm–1

.

HRMS (EI+): m/z Calcd. for C24H21FO [M]+: 344.1576; Found: 344.1571.

33

3-(4-Chlorobiphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (4d)

2-Fluorobenzofuran 4d was prepared by the method described for 4a using

1-(4-chlorobiphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3d, 496 mg, 1.50 mmol), 2-hydroxyphenylboronic acid

(264 mg, 1.91 mmol), PdCl2(PPh3)2 (11.8 mg, 0.015 mmol), and Na2CO3 (475 mg, 4.48 mmol). Purification by

silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) gave 4d (460 mg, 95%) as a pale yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.19–7.27 (m, 7H), 7.37 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.46–7.49 (m, 3H), 7.55–7.57 (m,

1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 92.5 (d, JCF = 11 Hz), 111.0, 119.7 (d, JCF = 5 Hz), 123.6 (d, JCF = 4 Hz),

123.7, 128.3, 128.4 (d, JCF = 6 Hz), 128.5, 130.0, 131.0, 133.0, 139.6, 141.0, 147.0, 155.5 (d, JCF = 283 Hz). 19

F

NMR (470 MHz, CDCl3): δ 48.0 (s, 1F). IR (neat): ν 3062, 2359, 1660, 1479, 1452, 1375, 1207, 1090, 829, 742

cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C20H12ClFO [M]+: 322.0561; Found: 322.0563. m.p. 84.3–85.0 ºC.

3-(4-Fluorobiphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (4e)

2-Fluorobenzofuran 4e was prepared by the method described for 4a using

1-(4-fluorobiphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3e, 314 mg, 1.00 mmol), 2-hydroxyphenylboronic acid

(179 mg, 1.3 mmol), PdCl2(PPh3)2 (7.1 mg, 0.01 mmol), and Na2CO3 (318 mg, 3.00 mmol). Purification by

silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) gave 4e (281 mg, 92%) as a yellow oil.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 6.92 (ddd, J = 8.4, 6.2, 1.7 Hz, 1H), 7.16 (dd, J = 7.9, 7.9 Hz, 1H), 7.20–7.27

(m, 4H), 7.36 (dd, J = 7.9, 2.4 Hz, 1H), 7.44–7.48 (m, 3H), 7.55 (dd, J = 6.1, 2.3Hz, 1H). 13

C NMR (126 MHz,

CDCl3): δ 92.7 (d, JCF = 11 Hz), 110.9, 115.0 (d, JCF = 21 Hz), 119.8 (d, JCF = 6 Hz), 123.57 (d, JCF = 4 Hz),

123.62, 127.0 (d, JCF = 4 Hz), 127.6, 128.4 (d, JCF = 2 Hz), 128.5, 130.3 (d, JCF = 8 Hz), 130.6, 130.9, 137.1 (d,

JCF = 3 Hz), 141.2, 147.0, 155.6 (d, JCF = 283 Hz), 162,0 (d, JCF = 247 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ

46.1 (ddd, JFH = 14, 9, 6 Hz, 1F), 47.7 (s, 1F). IR (neat): ν 3062, 2360, 1662, 1514, 1487, 1454, 1377, 1223,

837, 744 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C20H12F2O [M]+: 306.0856; Found: 306.0859.

34

3-(4-Methoxybiphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (4f)

2-Fluorobenzofuran 4f was prepared by the method described for 4a using

1-(4-methoxybiphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3f, 166 mg, 0.51 mmol), 2-hydroxyphenylboronic

acid (92 mg, 0.66 mmol), PdCl2(PPh3)2 (3.9 mg, 0.005 mmol), and Na2CO3 (160 mg, 1.5 mmol). Purification by

silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) gave 4f (127 mg, 80%) as a pale yellow oil.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 3.76 (s, 3H), 6.76 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.14-7.19 (m, 3H), 7.22 (ddd, J = 8.8, 8.1,

1.3 Hz, 1H), 7.25–7.26 (m, 1H), 7.35 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.40–7.49 (m, 3H), 7.54 (dd, J = 7.4, 1.3 Hz, 1H). 13

C

NMR (126 MHz, CDCl3): δ 55.2, 92.9 (d, JCF = 11 Hz), 110.8, 113.6, 119.9 (d, JCF = 6 Hz), 123.4 (d, JCF = 4

Hz), 123.6, 126.9 (d, JCF = 5 Hz), 127.1, 128.4, 128.6 (d, JCF = 2 Hz), 129.8, 130.6, 130.9, 133.6, 141.9, 147.0,

155.6 (d, JCF = 283 Hz), 158.6. 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 47.7 (s, 1F). IR (neat): ν 3061, 2835, 2360,

2332, 1662, 1612, 1516, 1454, 1375, 1244, 1174, 997, 833, 744 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C21H15FO2

[M]+: 318.1056; Found: 318.1052.

3-(1,1’:4’,1”-terphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (4g)

2-Fluorobenzofuran 4g was prepared by the method described for 4a using

1-(1,1’:4’,1”-terphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3g, 184 mg, 0.50 mmol), 2-hydroxyphenylboronic

acid (92 mg, 0.66 mmol), PdCl2(PPh3)2 (3.7 mg, 0.005 mmol), and Na2CO3 (160 mg, 1.5 mmol). Purification by

silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) gave 4g (166 mg, 91%) as a pale yellow powder.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.15 (ddd, J = 7.8, 7.8, 0.9 Hz, 1H), 7.22 (ddd, J = 7.5, 7.5, 1.4 Hz, 1H), 7.28–

7.36 (m, 5H), 7.41 (ddd, J = 7.4, 1.8, 1.8 Hz, 1H), 7.46–7.52 (m, 4H), 7.55-7.59 (m, 4H). 13

C NMR (126 MHz,

CDCl3): δ 92.8 (d, JCF = 11 Hz), 110.9, 119.9 (d, JCF = 5 Hz), 123.5, (d, JCF = 4 Hz), 123.6, 126.8, 126.9, 127.0,

127.2, 127.5, 128.4, 128.5 (d, JCF = 4 Hz), 128.7, 129.1, 130.6, 130.9, 139.6, 140.1, 140.6, 141.8, 147.0, 155.6

(d, JCF = 283 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 47.8 (s, 1F). IR (neat): ν 3028, 2359, 1662, 1481, 1454, 1375,

1207, 997, 744, 696 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C26H17FO [M]+: 364.1263; Found: 364.1267. m.p.

138.3–138.5 ºC.

35

3-(2-phenylnaphthyl-1-yl)-2-fluorobenzofuran (4h)

2-Fluorobenzofuran 4h was prepared by the method described for 4a using

3-(2-phenylnaphthyl-1-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3h, 69.8 mg, 0.20 mmol), 2-hydroxyphenylboronic

acid (36.1 mg, 0.26 mmol), PdCl2(PPh3)2 (7.0 mg, 0.01 mmol), and K2CO3 (84 mg, 0.61 mmol). Purification by

silica gel column chromatography (hexane/CH2Cl2 = 10/1) gave 4h (45.3 mg, 67%) as a pale yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.12 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.17 (dd, J = 7.6, 7.6 Hz, 1H), 7.20–7.28 (m, 6H), 7.41

(d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.44 (dd, J = 8.0, 8.0 Hz, 1H), 7.62 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 7.75 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 7.81 (d, J

= 8.1 Hz, 1H), 8.01 (d, J = 8.5 Hz, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 90.5 (d, JCF = 12 Hz), 110.0, 120.4 (d,

JCF = 6 Hz), 123.1 (d, JCF = 3 Hz), 123.5 (d, JCF = 4 Hz), 123.7, 126.0, 126.2, 126.7, 126.9, 127.9, 128.2, 128.3,

128.8, 129.0, 130.1 (d, JCF = 3 Hz), 132.9 (d, JCF = 4 Hz), 141.5, 141.6, 147.0, 157.6 (d, JCF = 282 Hz). 19

F

NMR (470 MHz, CDCl3): δ 48.9 (s, 1F). IR (neat): ν 3056, 2360, 1666, 1454, 1405, 1195, 972, 823, 744, 700

cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C24H15FO [M]+: 338.1107; Found: 338.1120. m.p. 158.0–158.2 ºC.

3-(2-Phenylethyl)-2-fluorobenzofuran (4i)

In a pyrex-glass tube were placed 1-bromo-2,2-difluoro-4-phenyl-1-buthene (3i, 50 mg, 0.20 mmol),

2-hydroxyphenylboronic acid (36 mg, 0.26 mmol), PdCl2(PPh3)2 (7.3 mg, 0.01 mmol), and Na2CO3 (130 mg,

1.2 mmol). After the tube was purged with nitrogen, a pre-degassed mixed solvent (1.0 mL, 1,4-dioxane/water

= 2/1) was added to the tube. After stirring for 3 min, the reaction vessel was set to a microwave apparatus and

stirred at 150 °C for 2 h. The reaction was quenched with aq. HCl (2 M), and organic materials were extracted

with dichloromethane three times. The combined extracts were washed with brine and dried over Na2SO4. After

removal of solvent under reduced pressure, the residue was purified by column chromatography on silica gel

(hexane/EtOAc = 50/1) to give 4i (15 mg, 73%) as a colorless liquid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 2.86–2.90 (m, 2H), 2.98 (t, J = 7.2 Hz, 2H), 7.19–7.24 (m, 5H), 7.26–7.30 (m,

2H), 7.34-7.38 (m, 2H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 23.5 (d, JCF = 3 Hz), 34.9 (d, JCF = 2 Hz), 89.9 (d, JCF

= 12 Hz), 110.8, 119.1 (d, JCF = 6 Hz), 123.20 (d, JCF = 4 Hz), 123.23, 126.2, 128.3, 128.4, 128.9 (d, JCF = 3

Hz), 141.2, 147.0, 157.1 (d, JCF = 279 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 42.9 (s, 1F). IR (neat): ν 3064, 3027,

2362, 1676, 1454, 1380, 1296, 1196, 742, 698 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C16H13FO [M]+: 240.0950;

Found: 240.0960.

36

3-(Biphenyl-2-yl)-2-fluoro-5-methylbenzofuran (4j)

2-Fluorobenzofuran 4j was prepared by the method described for 4a using

1-(biphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3a, 146 mg, 0.50 mmol), 2-hydroxy-5-methylphenylboronic

acid (98.4 mg, 0.65 mmol), PdCl2(PPh3)2 (3.8 mg, 0.005 mmol) and Na2CO3 (161 mg, 1.52 mmol). Purification

by silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) gave 4j (141 mg, 93%) as a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 2.33 (s, 3H), 7.01 (dd, J = 1.8, 0.6 Hz, 1H), 7.03 (dd, J = 1.9, 0.5 Hz, 1H), 7.20–

7.26 (m, 7H), 7.44–7.51 (m, 3H), 7.54–7.57 (m, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 21.3, 92.5 (d, JCF = 11

Hz), 110.3, 119.9 (d, JCF = 5 Hz), 124.4 (d, JCF = 4 Hz), 126.9, 127.1 (d, JCF = 4 Hz), 127.4, 128.0, 128.3, 128.6

(d, JCF = 2 Hz), 128.7, 130.6, 130.8, 133.1, 141.1, 142.2, 145.3, 155.6 (d, JCF = 283 Hz). 19

F NMR (470 MHz,

CDCl3): δ 48.0 (s, 1F). IR (neat): ν 3067, 2359, 1662, 1473, 1375, 1192, 1011, 766, 744, 700 cm–1

. HRMS

(EI+): m/z Calcd. for C21H15FO [M]+: 302.1107; Found: 302.1100. m.p. 151.2–152.0 ºC.

3-(Biphenyl-2-yl)-2-fluoro-5-methoxybenzofuran (4k)

2-Fluorobenzofuran 4k was prepared by the method described for 4a using

1-(biphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3a, 293 mg, 0.993 mmol), 2-hydroxy-5-methoxyphenyl boronic

acid (219 mg, 1.3 mmol), PdCl2(PPh3)2 (7 mg, 0.01 mmol), and K2CO3 (434 mg, 3.0 mmol). Purification by

silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) gave 4k (253 mg, 79%) as a pale yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 3.67 (s, 3H), 6.59 (d, J = 2.6 Hz, 1H), 6.67 (dd, J = 8.9, 2.6 Hz, 1H), 7.21–7.26

(m, 4H), 7.27–7.26 (m, 4H), 7.27-7.29 (m, 2H), 7.44–7.53 (m, 3H), 7.55 (dd, J = 7.5, 1.7 Hz, 1H). 13

C NMR

(126 MHz, CDCl3): δ 55.7, 93.4 (d, JCF = 11 Hz), 102.9 (d, JCF = 5 Hz), 111.4, 111.8 (d, JCF = 4 Hz), 127.0,

127.5, 127.9, 128.1, 128.4, 128.7, 128.9 (d, JCF = 3 Hz), 130.7, 131.0. 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 48.6 (s,

1F). IR (neat): ν 2952, 2359, 1660, 1614, 1473, 1434, 1377, 1238, 1180, 1007, 798, 741, 698, 661 cm–1

. HRMS

(EI+): m/z Calcd. for C21H15FO2 [M]+: 318.1056; Found: 318.1051. m.p. 53.8–54.5 ºC.

37

3-(Biphenyl-2-yl)-2-fluoro-5-methoxybenzofuran (4l)

2-Fluorobenzofuran 4l was prepared by the method described for 4a using

1-(biphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3a, 149 mg, 0.50 mmol), 2-hydroxy-5-chloroboronic acid (114

mg, 0.65 mmol), PdCl2(PPh3)2 (3.5 mg, 0.005 mmol) and Na2CO3 (160 mg, 1.5 mmol). Purification by silica

gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) gave 4l (146 mg, 90%) as a colorless solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.15–7.18 (m, 2H), 7.24–7.26 (m, 6H), 7.44–7.53 (m, 4H).

13C NMR (126 MHz,

CDCl3): δ 93.1 (d, JCF = 11 Hz), 112.0, 119.8 (d, JCF = 6 Hz), 123.7 (d, JCF = 4 Hz), 126.2 (d, JCF = 4 Hz),

127.1, 127.6, 128.2, 128.7 (d, JCF = 3 Hz), 129.3, 129.83, 129.84, 130.7, 130.8, 140.9, 142.3, 145.2, 156.2 (d,

JCF = 284 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 50.0 (s, 1F). IR (neat): ν 3062, 2360, 1662, 1481, 1446, 1373,

1211, 1180, 1007, 800, 764, 700 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C20H12ClFO [M]+: 322.0561; Found:

322.0570. m.p. 119.0–119.8 ºC.

3-(Biphenyl-2-yl)-2,5-difluorobenzofuran (4m)

2-Fluorobenzofuran 4m was prepared by the method described for 4a using

1-(biphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3a, 295 mg, 1.00 mmol), 5-fluoro-2-hydroxyphenylboronic acid

(202 mg, 1.47 mmol), PdCl2(PPh3)2 (7.3 mg, 0.01 mmol), and K2CO3 (413 mg, 3.0 mmol). Purification by

silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) gave 4m (234 mg, 76%) as a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 6.86 (dd, J = 8.7, 2.7 Hz, 1H), 6.90 (ddd, J = 9.0, 9.0, 2.7 Hz, 1H), 7.22–7.28

(m, 6H), 7.44–7.48 (m, 1H), 7.48–7.53 (m, 3H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 93.7 (dd, JCF = 12, 4 Hz),

106.1 (dd, JCF = 27, 5 Hz), 111.0 (dd, JCF = 26, 4 Hz), 111.7 (d, JCF = 10 Hz), 126.4 (d, JCF = 4 Hz), 127.1,

127.6, 128.2, 128.6, 128.7, 129.5 (dd, JCF = 11, 3 Hz), 130.7 (d, JCF = 4 Hz), 140.9, 142.2, 142.9, 156.5 (d, JCF

= 284 Hz), 159.6 (d, JCF = 240 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 42.8 (ddd, JFH = 8.8, 8.8, 3.7 Hz, 1F), 50.5

(s, 1F). IR (neat): ν 3057, 2360, 16660, 1593, 1468, 1377, 1227, 1178, 1147, 1009, 854, 800, 742, 700 cm–1

.

HRMS (EI+): m/z Calcd. for C20H1F2O [M]+ : 306.0856; Found: 306.0852. m.p. 87.5–88.0 ºC.

38

3-(Biphenyl-2-yl)-2-fluoro-5-phenylbenzofuran (4n)

2-Fluorobenzofuran 4n was prepared by the method described for 4a using

1-(biphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3a, 294 mg, 0.996 mmol),

2-hydroxy-(biphenyl-3-yl)-4-hydorxyboronic acid (274 mg, 1.28 mmol), PdCl2(PPh3)2 (7 mg, 0.01 mmol) and

K2CO3 (439 mg, 3.18 mmol). Purification by silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25:1) gave

4n (331 mg, 91%) as a pale yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3):δ 7.22 (ddd, J = 3.3, 1.5, 1.5 Hz), 7.25–7.28 (m, 2H), 7.30–7.34 (m, 3H), 7.39–

7.42 (m, 5H), 7.43–7.50 (m, 4H), 7.53 (dd, J = 7.7, 7.0, 1.7 Hz, 1H), 7.59 (dd, J = 7.3, 1.6 Hz, 1H). 13

C NMR

(126 MHz, CDCl3): δ 93.2 (d, JCF = 11 Hz), 111.0, 118.7 (d, JCF = 5 Hz), 1229. (d, JCF = 4 Hz), 126.8 (d, JCF =

4 Hz), 126.98, 127.04, 127.4, 127.5, 128.2, 128.5, 128.6, 128.78, 128.81, 128.82 (d, JCF = 3 Hz), 130.7, 131.0,

137.3, 141.1, 141.3, 142.2, 146.5, 157.6 (d, JCF = 284 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 48.4 (s, 1F). IR

(neat): ν 3059, 2360, 1659, 1462, 1375, 1201, 1003 814, 741, 696, 663 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for

C26H17FO [M]+: 364.1263; Found: 364.1243. m.p. 104.5–105.0 ºC.

39

3-(Biphenyl-2-yl)-2-fluoroindole (4o)

In a pyrex-glass tube were placed 1-(biphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3a, 59 mg, 0.21 mmol),

2-aminophenylboronic acid pinacol ester (57 mg, 0.26 mmol), PdCl2(PPh3)2 (1.4 mg, 0.002 mmol) and Li2CO3

(44.3 mg, 0.60 mmol). After the tube was purged with nitrogen, a pre-degassed mixed solvent (1.0 mL,

1,4-dioxane/water = 2/1) was added to the tube. After stirring for 3 min, the reaction vessel was setted to a

microwave apparatus and the mixture was stirred at 150 °C for 30 min. The reaction was quenched with aq.

HCl (2 M), and organic materials were extracted with dichloromethane three times. The combined extracts were

washed with brine and dried over Na2SO4. After removal of solvent under reduced pressure, the residue was

purified by column chromatography on silica gel (hexane/EtOAc = 25/1) to give 4o (33.3 mg, 58%) as a

colorless liquid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.11 (dd, J = 8.1 Hz, 1H), 7.16–7.25 (m, 7H), 7.43–7.50 (m, 4H), 7.59–7.61 (m,

1H), 7.70 (bs, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 93.9 (d, JCF = 9 Hz), 110.6, 119.3 (d, JCF = 6 Hz), 120.8,

121.6 (d, JCF = 3 Hz), 126.4, 126.6 (d, JCF = 5 Hz), 127.3, 127.5, 127.8, 128.7 (d, JCF = 2 Hz), 128.8, 129.4 (d,

JCF = 4 Hz), 130.5, 131.3, 141.9, 142.2, 147.6 (d, JCF = 269 Hz). 19

F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 30.0 (s, 1F).

IR (neat): ν 3390, 3056, 1635, 1489, 1446, 1331, 1215, 1005, 908, 737, 700, 663 cm–1


for C20H14FN [M]+: 287.1110; Found: 287.1119.

40

N-Phenyl-3-(biphenyl-2-yl)-2-fluoroindole (4p)

In a pyrex-glass tube were placed 1-(biphenyl-2-yl)-1-bromo-2,2-difluoroethene (3a, 30 mg, 0.10 mmol), N--

phenyl-2-aminophenylboronic acid pinacol ester (38.7 mg, 0.13 mmol), PdCl2(PPh3)2 (3.7 mg, 0.005 mmol)

and Na2CO3 (33.8 mg, 0.32 mmol). After the tube was purged with nitrogen, a pre-degassed mixed solvent (0.5

mL, 1,4-dioxane/water = 2/1) was added to the tube. After stirring for 3 min, the reaction vessel was set to a

microwave apparatus and the mixture was stirred at 170 °C for 30 min. The reaction was quenched with aq.

HCl (2 M), and organic materials were extracted with dichloromethane three times. The combined extracts were

washed with brine and dried over Na2SO4. After removal of solvent under reduced pressure, the residue was

purified by column chromatography on silica gel (hexane/CH2Cl2 = 10/1) to give 4p (28.8 mg, 79%) as a white

solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.16–7.29 (m, 10H), 7.37 (dddd, J = 6.9, 6.9, 2.4, 2.4 Hz, 1H), 7.44–7.48 (m,

4H), 7.52–7.53 (m, 1H), 7.57–7.59 (m, 1H), 7.69–7.68 (m, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 94.4 (d, JCF =

10 Hz), 109.9, 119.3 (d, JCF = 3 Hz), 121.3, 121.9 (d, JCF = 3 Hz), 125.6 (d, JCF = 6 Hz), 126.2, 126.5, 127.3,

127.6, 127.9, 128.8, 129.3, 130.5, 130.8, 131.3, 134.6, 141.9, 142.3, 147.1 (d, JCF = 272 Hz). 19

F NMR (470

MHz, CDCl3): δ 29.4 (s, 1F). IR (neat): ν 3055, 2360, 1633, 1599, 1502, 1456, 1417, 1367, 741, 698 cm–1

.

HRMS (EI+): m/z Calcd. for C26H18FN [M]+: 363.1423; Found: 363.1420. m.p. 100.5–101.2 ºC.

41

4. Preparation of 3-(biphenyl-2-yl)-2-halobenzofurans 7

3-(biphenyl-2-yl)-2-trimethylsilylbenzofuran.

In a flask were placed 3-bromo-2-trimethylsilylbenzofuran (53.4 mg, 0.20 mmol), (byphenyl-2-yl) boronic

acid (48.1 mg, 0.24 mmol), PdCl2(PPh3)2 (1.6 mg, 0.002 mmol), and Na2CO3 (65.0 mg, 0.61 mmol) . After the

tube was purged with nitrogen, a pre-degassed mixed solvent (1 mL, 1,4-dioxane/water = 2:1) was added to the

tube. After stirring at 100 °C for 5 h, the reaction was quenched with aq. HCl (2M), and organic materials were

extracted with dichloromethane three times. The combined extracts were washed with brine and dried over

Na2SO4. After removal of solvent under reduced pressure, the residue was purified by column chromatography

on silica gel (hexane/EtOAc = 25/1) to give 3-(biphenyl-2-yl)-2-trimethylsilylbenzofuran (63 mg, 92%) as a

colorless solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 0.00 (s, 9H), 7.07–7.12 (m, 4H), 7.17–7.25 (m, 4H), 7.38–7.53 (m, 5H).

13C

NMR (126 MHz, CDCl3): δ –1.7, 111.0, 120.3, 122.1, 124.3, 126.7, 126.9, 128., 129.2, 129.8, 130.2, 131.3,

131.5, 132.1, 141.1, 142.1, 157.2, 158.3. IR (neat): ν 3059, 2956, 2360, 1479, 1446, 1250, 1076, 1009, 959, 837,

739, 698 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C23H22OSi [M]+: 342.1440; Found: 342.1448. m.p. 95.2–95.5 ºC.

3-(Biphenyl-2-yl)-2-chlorobenzofuran (7a).

To an acetonitrile (2.5 mL) solution of 3-(biphenyl-2-yl)-2-trimethylsilylbenzofuran (171 mg, 0.50 mmol)

was added a N-chlorosuccinimide (80.5 mg, 0.60 mmol) and trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate (0.11 mL,

0.60 mmol) at room temperaature. After stirring at 50 °C for 23 h, the reaction was quenched with saturated

aqueous NH4Cl, and the organic materials were extracted with dichloromethane three times. The combined

extracts were washed with brine and dried over Na2SO4. After removing the solvent under reduced pressure, the

residue was purified by silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) to give 7a (44.3 mg, 29%) as

a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.08-7.26 (m, 8H), 7.36-7.38 (m, 1H), 7.44-7.55 (m, 4H).

13C NMR (126 MHz,

CDCl3): δ 110.7, 116.5, 119.8, 123.2, 124.2, 126.9, 127.4, 128.0, 128.2, 128.78, 128.79, 128.9, 130.6, 131.3,

138.5, 141.0, 142.4, 153.2. IR (neat): ν 3059, 2360, 1479, 1446, 1336, 1140, 1099, 968, 905, 739, 700 cm–1

.

HRMS (EI+): m/z Calcd. for C20H13ClO [M]+: 304.0655; Found: 304.0641. m.p. 109.5–110.0 ºC.

http://www.tcichemicals.com/eshop/ja/jp/commodity/T0871/

42

3-(Biphenyl-2-yl)-2-bromobenzofuran (7b).

To a dichloromethane (1 mL) solution of 3-(biphenyl-2-yl)-2-bromobenzofuran (68.6 mg, 0.20 mmol) was

added bromine (11 µL, 0.22 mmol) at 0 °C. After stirring at 0 °C for 1 h, the reaction was quenched with

saturated aqueous Na2S2O3, and the organic materials were extracted with dichloromethane three times. The

combined extracts were washed with brine and dried over Na2SO4. After removing the solvent under reduced

pressure, the residue was purified by silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) to give 7b (68.9

mg, 98%) as a pale yellow oil.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 6.93 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.16–7.19 (m, 6H), 7.45–7.47 (m, 2H), 7.53–7.55 (m,

3H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 114.2, 117.6, 120.6, 121.2, 122.2, 126.5, 127.1, 127.5, 127.9, 128.0, 128.1,

128.8, 129.1, 130.6, 131.3, 140.7, 142.3, 155.1. IR (neat): ν 3060, 2360, 1460, 1412, 1317, 1138, 1103, 694,

901, 808, 743, 698 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C20H13BrO [M]+: 348.0150; Found: 348.0154.

3-(Biphenyl-2-yl)-2-iodobenzofuran (7c).

To an acetonitrile (2.5 mL) solution of 3-(biphenyl-2-yl)-2-trimethylsilylbenzofuran (173 mg, 0.50 mmol)

was added an N-iodosuccinimide (141 mg, 0.62 mmol) and trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate (0.11 mL,

0.60 mmol) at room temperaature. After stirring at 50 °C for 6 h, the reaction was quenched with saturated

aqueous NH4Cl, and the organic materials were extracted with dichloromethane three times. The combined

extracts were washed with brine and dried over Na2SO4. After removing the solvent under reduced pressure, the

residue was purified by silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25/1) to give 7c (146 mg, 74%) as

a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.03 (dd, J = 7.4, 7.4 HZ, 1H), 7.09–7.16 (m, 5H), 7.21 (dd, J = 8.0, 2.2 Hz,

2H), 7.40 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.44–7.48 (m, 2H), 7.51–7.55 (m, 2H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 99.1,

110.7, 119.5, 122.8, 124.1, 126.8, 127.4, 127.9, 128.77, 128.83, 128.9, 129.1, 129.7, 130.5, 131.6, 140.8, 142.2,

157.8. IR (neat): ν 3059, 2360, 1444, 1331, 1219, 1119, 1088, 962, 887, 739, 700 cm–1

.

Anal. Calcd for C20H13IO: C, 60.63; H, 3.31. Found: C, 60.76; H,3.55. m.p. 121.0–122.0 ºC.

http://www.tcichemicals.com/eshop/ja/jp/commodity/T0871/

43

5. Synthesis of hetero PAH 6

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan (6a)

In a Schlenk tube were placed 3-(biphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (4a, 29 mg, 0.10 mmol) and AlCl3 (27

mg, 0.20 mmol). After the tube was purged with nitrogen, 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-ol (1.0 mL) was

added. The mixture was heated at 60 °C for 5 h, and then cooled to room temperature. After aqueous NaOH (1

M, 5 mL) was added to the reaction mixture, the organic materials were extracted with dichloromethane thrice.

The combined extracts were washed with brine and dried over Na2SO4. After removing the solvent under

reduced pressure, the residue was purified by silica gel column chromatography (hexane/EtOAc = 25:1) to give

6a (24.6 mg, 92%) as a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.47–7.53 (m, 2H), 7.69 (ddd, J = 8.4, 7.2, 1.2 Hz, 1H), 7.72–7.81 (m, 4H),

8.40–8.42 (m, 1H), 8.53–8.55(m, 1H), 8.68 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.77–8.79 (m, 1H), 8.81(d, J = 8.3 Hz, 1H). 13

C

NMR (126 MHz, CDCl3): δ 111.9, 114.3, 121.6, 121.7, 122.1, 123.27, 123.32, 123.7, 124.0, 125.0, 125.4,

125.5, 127.00, 127.04, 127.3, 128.1, 128.4, 130.5, 151.1, 155.7. IR (neat): ν 3059, 2968, 2924, 1456, 1215,

1070, 756, 742, 721 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C20H12O [M]+: 268.0888; Found: 268.0905. m.p. 143.0–

144.0 ºC.

2-Metylbenzo[b]phenanthro[9,10-d]furan (6b)

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan 4b was prepared by the method described for 4a using

3-(4-methylbiphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (29.5 mg, 0.10 mmol), AlCl3 (26.7 mg, 0.20 mmol), and

1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-ol (1.0 mL). Purification by silica gel column chromatography (hexane/EtOAc

= 25/1) gave 6b (25.3 mg, 89%) as a pale yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.46–7.55 (m, 2H), 7.53 (ddd, J = 8.4, 2.1, 1.5 Hz, 1H), 7.65 (ddd, J = 8.3, 6.9,

1.3 Hz, 1H), 7.73–7.77 (m, 2H), 8.29 (s, 1H), 8.38 (dd, J = 5.7, 2.2 Hz, 1H), 8.63 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 8.74 (d, J

= 8.3 Hz, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 21.6, 111.9, 114.3, 121.2, 121.7, 122.2, 123.29, 123.33, 123.5,

124.1, 125.0, 125.3, 125.7, 127.0, 128.1, 128.2, 128.5, 128.8, 137.2, 151.1, 155.8. IR (neat): ν 3080, 2918, 2360,

1464, 1360, 1215, 759 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C21H14O [M]+: 282.1045; Found: 282.1057. m.p.

167.7–168.5 ºC.

44

2-Butylbenzo[b]phenanthro[9,10-d]furan (6c)

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan 6c was prepared by the method described for 6a using

3-(4-butylbiphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (4c, 36.6 mg, 0.11 mmol), AlCl3 (27 mg, 0.20 mmol), and


= 25/1) gave 6c (32.0 mg, 93%) as a white solid.


Hz, 1H), 7.48–7.51 (m, 2H), 7.55 (dd, J = 8.5, 1.7 Hz, 1H), 7.65 (dd, J = 7.3, 7.3 Hz, 1H), 7.73–7.77 (m, 2H),

8.30 (s, 1H), 8.37–8.39 (m, 1H), 8.63 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 8.65 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 8.74 (d, J = 8.2 Hz, 1H). 13

C

NMR (126 MHz, CDCl3): δ 14.0, 22.5, 33.6, 35.7, 111.9, 114.3, 120.6, 121.7, 122.2, 123.3, 123.4, 123.5, 124.0,

125.0, 125., 125.7, 127.0, 128.1, 128.18, 128.24, 128.6, 142.1, 151.2, 155.8. IR (neat): ν 2954, 2926, 2856,

1508, 1460, 1362, 1213, 1068, 970, 825, 737, 694 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C24H20O [M]

+: 324.1514;

Found: 324.1517. m.p. 114.2–115.0 ºC.

2-Chlorobenzo[b]phenanthro[9,10-d]furan (6d)

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan 6d was prepared by the method described for 6a using

3-(4-chlorobiphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (4d, 30.0 mg, 0.10 mmol), AlCl3 (26.7 mg, 0.20 mmol), and

1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropan-2-ol (1.0 mL). Purification by silica gel column chromatography

(hexane/EtOAc = 25/1) gave 6d (25.6 mg, 85%) as a pale yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.49 (ddd, J = 16.4, 7.1, 7.1 Hz, 2H), 8.61 (dd, J = 8.9, 2.1 Hz, 1H), 7.65 (dd,

7.4, 7.3 Hz, 1H), 7.73–7.77 (m, 2H), 8.34 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 8.41 (d, J = 2.0 Hz, 1H), 8.57–8.66 (m, 3H). 13

C

NMR (126 MHz, CDCl3): δ 112.0, 115.4, 121.0, 121.9, 123.0, 123.5, 123.6, 124.2, 125.0, 125.2, 125.4, 125.9,

127.4, 127.6, 128.3, 128.7, 133.3, 149.9, 155.9. IR (neat): ν 3018, 2360, 1219, 771, 669 cm–1

. HRMS (EI+): m/z

Calcd. for C20H11ClO [M]+: 302.0498; Found: 302.0495. m.p. 210.0–210.2 ºC.

45

2-Fluorobenzo[b]phenanthro[9,10-d]furan (6e)

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan 6e was prepared by the method described for 6a using

3-(4-fluorobiphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (4e, 30.8 mg, 0.10 mmol), AlCl3 (27.0 mg, 0.20 mmol), and


= 25/1) gave 6e (26.9 mg, 94%) as a pale yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.40 (ddd, J = 8.5, 8.5, 2.6, Hz, 1H), 7.49 (ddd, J = 16.6, 14.6, 7.2 Hz, 2H), 7.64

(dd, J = 7.9, 7.9 Hz, 1H), 7.73 (dd, J = 7.3, 7.3 Hz, 2H), 8.06 (dd, J = 9.1, 2.6 Hz, 1H), 8.34 (d, J = 7.5 Hz, 1H),

8.58 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 8.63–8.68 (m, 2H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 106.5 (d, JCF = 23 Hz), 112.0,

115.3, 115.7 (d, JCF = 24 Hz), 121.9, 123.3 (d, JCF = 9 Hz), 123.4, 124.1, 125.28, 125.33, 125.8, 125.9, 127.0 (d,

JCF = 2 Hz), 127.2, 127.8 (d, JCF = 8 Hz), 150.3 (d, JCF = 4 Hz), 155.8, 160.7, 162.7. 19

F NMR (470 MHz,

CDCl3): δ 48.5 (s, 1F). IR (neat): ν 3055, 2359, 1616, 1460, 1215, 1182, 867, 771, 735, 685 cm–1

. HRMS (EI+):

m/z Calcd. for C20H11FO [M]+: 286.0794; Found: 286.0782 m.p. 164.2–164.5 ºC.

2-Methoxybenzo[b]phenanthro[9,10-d]furan (6f)

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan 6f was prepared by the method described for 6a using

3-(4-methoxybiphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (4f, 32.0 mg, 0.10 mmol), AlCl3 (27.0 mg, 0.20 mmol), and


= 25/1) gave 6f (27.0 mg, 91%) as a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 4.07 (s, 3H), 7.32 (dd, J = 9.1, 2.8 Hz, 1H), 7.49 (dddd, J = 12.6, 7.3, 7.3, 1.7Hz,

1H), 7.65 (ddd, J = 8.3, 7.1, 1.3 Hz, 1H), 7.72 (ddd, J = 8.4, 7.2, 1.4 Hz, 1H), 7.77 (dd, J = 7.8, 1.5 Hz, 1H),

7.85 (d, J = 2.7 Hz, 1H), 8.39 (dd, J = 6.9, 0.8 Hz, 1H), 8.63 (dd, J = 9.2, 9.2 Hz, 1H), 8.68 (d, J = 8.3 Hz, 1H).

13C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 55.5, 101.7, 111.8, 114.7, 117.6, 121.8, 123.1, 123.2, 123.3, 124.0, 124.7,

125.0, 125.1, 125.4, 126.3, 127.3, 128.2, 150.8, 155.7, 158.7. IR (neat): ν 2927, 2832, 2359, 1624, 1593, 1466,

1277, 1211, 1038, 968, 864, 818, 771, 690 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C21H14O2 [M]+: 298.0994; Found:

298.1007. m.p. 149.0–149.5 ºC.

46

2-Phenylbenzo[b]phenanthro[9,10-d]furan (6g)

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan 6g was prepared by the method described for 6a using

3-(1,1’:4’,1”-terphenyl-2-yl)-2-fluorobenzofuran (4g, 36.4 mg, 0.10 mmol), AlCl3 (27.0 mg, 0.20 mmol), and


= 25/1) gave 6g (30.3 mg, 88%) as a pale yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.44 (ddd, J = 7.5, 6.6, 0.9 Hz, 1H), 7.47–7.56 (m, 4H), 7.68 (dd, J = 8.7, 8.0

Hz, 1H), 7.77 (ddd, J = 7.6, 6.7, 1.8 Hz, 2H), 7.86 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 7.97 (dd, J = 8.9, 1.9 Hz, 1H), 8.39 (dd,

J = 6.4, 1.7 Hz, 1H), 8.64 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.72 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 8.77–8.80 (m, 2H). 13

C NMR (126 MHz,

CDCl3): δ 112.0, 114.7, 119.6, 121.8, 122.5, 123.4, 123.8, 124.0, 124.2, 125.2, 125.5, 125.6, 126.2, 127.41,

127.43, 127.7, 128.0, 128.5, 129.0, 129.6, 139.8, 140.5, 151.3, 155.8. IR (neat): ν 2927, 2360, 1460, 1213, 1072,

756, 692 cm–1

. m.p. 213.5–213.8 ºC.

Benzo[b]chryseno[5,6-d]furan (6h)

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan 6h was prepared by the method described for 6a using

3-(2-phenylnaphthyl-1-yl)-2-fluorobenzofuran (4h, 34.7 mg, 0.10 mmol), TsOH·H2O (39.7 mg, 0.20 mmol),

and 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-ol (1.0 mL). Purification by silica gel column chromatography

(hexane/EtOAc = 25/1) gave 6h (29.6 mg, 93%) as a pale yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.41 (dd, J = 7.9, 7.9 Hz, 1H), 7.52 (dd, J = 8.1, 8.1 Hz, 1H), 7.71 (dddd, J =

10.8, 7.3, 7.3, 5.3 Hz, 2H), 7.76–7.82 (m, 3H), 8.02 (d, J = 8.9 Hz, 1H), 8.06 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 8.56 (d, J =

8.0 Hz, 1H), 8.63 (dd, J = 6.1, 5.2 Hz, 1H), 8.73 (d, J = 8.9 Hz, 1H), 8.79 (dd, J = 4.0, 4.0 Hz, 1H), 9.21 (d, J =

8.2 Hz, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 112.0, 115.0, 121.5, 121.9, 122.3, 123.7, 123.8, 124.8, 125.85,

125.89, 126.1, 126.3, 126.7, 126.9, 127.3, 127.9, 128.0, 129.8, 130.4, 132.8, 152.6, 156.2. IR (neat): ν 3051,

2926, 1360, 1576, 1456, 1362, 1219, 1063, 935, 823, 752 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C24H14O [M]+:

318.1045; Found: 318.1040. m.p. 181.2–182.0 ºC.

47

5,6-Dihydro-benzo[b]naphtho[2,1-d]furan (6i)

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan 6i was prepared by the method described for 6a using

3-(2-phenylethyl)-2-fluorobenzofuran (4i, 48.3 mg, 0.20 mmol), AlCl3 (53.8 mg, 0.40 mmol), and


= 25/1) gave 6i (35.2 mg, 80%) as a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 2.96 (t, J = 8.3 Hz, 2H), 3.10 (t, J = 7.8 Hz, 2H), 7.19–7.30 (m, 5H), 7.50 (ddd,

J = 8.2, 7.9, 0.9 Hz, 2H), 7.66 (d, J = 7.5 Hz, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 19.3, 28.7, 111.4, 114.1,

119.1, 120.5, 122.7, 124.0, 126.8, 127.6, 127.8, 128.0, 128.3, 135.9, 151.8, 155.3. IR (neat): ν 3057, 2935, 2843,

1362, 1443, 1263, 1140, 1088, 814, 868, 827, 743 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. For C16H12O [M]+: 220.0888;

Found: 220.0876. m.p. 48.5–49.2 ºC.

10-Metylbenzo[b]phenanthro[9,10-d]furan (6j)

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan 6j was prepared by the method described for 6a using

3-(biphenyl-2-yl)-2-fluoro-5-methylbenzofuran (4j, 30.1 mg, 0.10 mmol), AlCl3 (27.0 mg, 0.20 mmol), and


= 25/1) gave 6j (25.2 mg, 89%) as a pale yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 2.60 (s, 3H), 7.29 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.62–7.73 (m, 4H), 7.76 (dd, J = 14.9, 7.5

Hz, 1H), 8.15 (s, 1H), 8.48 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 8.62 (d, J = 2.1 Hz, 1H), 8.73–8.77 (m, 2H). 13

C NMR (126

MHz, CDCl3): δ 111.4, 114.2, 121.6, 121.8, 122.3, 123.4, 123.7, 124.1, 124.9, 125.6, 126.6, 126.9, 127.1, 127.3,

128.1, 128.6, 130.4, 132.8, 151.3, 154.2. IR (neat): ν 2923, 2360, 2332, 1458, 1225, 1070, 771, 721 cm–1

.

HRMS (EI+): m/z Calcd. for C C24H14O [M]+: 282.1045; Found: 282.1044. m.p. 161.0–161.5 ºC

48

10-Methoxybenzo[b]phenanthro[9,10-d]furan (6k)

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan 6k was prepared by the method described for 4a using

3-(biphenyl-2-yl)-2-fluoro-5-methoxybenzofuran (4k, 31.8 mg, 0.10 mmol), AlCl3 (27.0 mg, 0.20 mmol)., and


= 25/1) gave 6k (26.0 mg, 87%) as a orange solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 4.00 (s, 3H), 7.08 (dd, J = 8.9, 2.6 Hz, 1H), 7.63–7.73 (m, 4H), 7.76 (ddd, J =

8.1, 7.1, 1.2 Hz, 1H), 7.80 (d, J = 2.6 Hz, 1H), 8.46–8.48 (m, 1H), 8.55 (dd, J = 8.2, 1.2 Hz, 1H), 8.72-8.77 (m,

2H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 56.1, 105.2, 112.1, 113.1, 114.3, 121.6, 122.2, 123.3, 123.7, 123.8, 124.9,

125.9, 126.97, 127.02, 127.3, 128.0, 128.5, 130.4, 150.6, 151.9, 156.2. IR (neat): ν 2827, 2360, 1612, 1473,

1425, 1201, 1159, 1066, 1028, 935, 771, 719 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C21H14O2 [M]+: 298.0994;

Found: 298.0984. m.p. 147.3–147.9 ºC.

10-Chlorobenzo[b]phenanthro[9,10-d]furan (6l)

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan 6l was prepared by the method described for 6a using 3-(biphenyl-2-yl)

-5-chloro-2-fluorobenzofuran (4l, 32.8 mg, 0.1 mmol), AlCl3 (27.0 mg, 0.20 mmol), and


= 25:1) gave 6l (28.3 mg, 92%) as a yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.41 (dd, J = 8.7 ,1.4 Hz, 1H), 7.61-7.76 (m, 5H), 8.25 (s, 1H), 8.41–8.45 (m,

2H), 8.71 (dd, J = 8.7, 8.7 Hz, 2H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 112.8, 113.6, 121.4, 121.7, 121.9, 123.4,

123.8, 123.9, 125.3, 125.4, 126.8, 127.2, 127.5, 127.6, 128.0, 128.1, 128.8, 130.8, 152.1, 154.1. IR (neat): ν

2360, 1516, 1458, 1219, 1068, 771, 716, 669 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C20H11ClO [M]+: 302.0498;

Found: 302.0500. m.p. 198.0–198.5 ºC.

49

10-Fluorobenzo[b]phenanthro[9,10-d]furan (6m)

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan 6m was prepared by the method described for 6a using

3-(biphenyl-2-yl)-2,5-difluorobenzofuran (4m, 30.9 mg, 0.10 mmol), AlCl3 (27.0 mg, 0.20 mmol), and


= 25/1) gave 6m (27.6 mg, 96%) as a pale yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.19 (ddd, J = 11.2, 8.9, 2.4 Hz, 1H), 7.64–7.68 (m, 2H), 7.71–7.77 (m, 3H),

7.98 (dd, J = 9.4, 2.6 Hz, 1H), 8.45 (d, J = 7.1 Hz, 2H), 8.71-8.75 (m, 2H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ

107.5, 107.7, 112.3, 112.4, 112.6, 112.8, 114.2 (d, JCF = 4 Hz), 121.7, 121.9, 123.4, 123.67, 123.71, 125.2,

126.1 (d, JCF = 10 Hz), 127.2, 127.4, 127.5, 128.0 (d, JCF = 4 Hz), 130.7, 151.8, 152.5, 159.4 (d, JCF = 239 Hz).

19F NMR (470 MHz, CDCl3): δ 41.3 (ddd, JCF = 8.9, 8.9, 4.2 Hz, 1F). IR (neat): ν 3088, 2360, 1589, 1470, 1348,

1232, 1153, 1068, 835, 800, 750, 717 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C20H11FO [M]+: 286.0794; Found:

286.0795. m.p. 147.5–147.8 ºC.

10-Phenylbenzo[b]phenanthro[9,10-d]furan (6n)

Benzo[b]phenanthro[9,10-d]furan 6n was prepared by the method described for 6a using

3-(biphenyl-2-yl)-2fluoro-5-phenylbenzofuran (4n, 36.4 mg, 0.10 mmol), AlCl3 (27.0 mg, 0.20 mmol).

1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropan-2-ol (1.0 mL). Purification by silica gel column chromatography

(hexane/EtOAc = 25/1) gave 6n (33.9 mg, 98%) as a yellow solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.42 (dd, J = 7.3, 7.3 Hz, 1H), 7.53 (dd, J = 7.5, 7.5 Hz, 2H), 7.66–7.81 (m, 8H),

8.52 (m, 2H), 7.68 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.75–8.79 (m, 2H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 112.0, 114.3, 120.4,

121.7, 122.1, 123.4, 123.7, 124.1, 125.0, 125.1, 126.1, 127.09, 127.12, 127.4, 127.7, 128.5, 128.9, 130.6, 137.1,

141.7, 151.7, 155.4. IR (neat): ν 3061, 3032, 2360, 1464, 1319, 1263, 1217, 1068, 964, 870, 816, 750, 698 cm–1

.

m.p. 181.6–181.9 ºC.

50

9H-Dibenzo[a,c]carbazole (6o)

9H-Dibenzo[a,c]carbazole 6o was prepared by the method described for 6a using

3-(biphenyl-2-yl)-2-fluoroindole (4o, 57.4 mg, 0.20 mmol), AlCl3 (53.3 mg, 0.40 mmol), and


= 5/1) gave 6o (38.5 mg, 72%) as a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.40 (dd, J = 7.9, 7.9 Hz, 1H), 7.46 (dd, J = 7.1, 7.1 Hz, 1H), 7.61 (dd, J = 8.1,

8.1 Hz, 1H), 7.66 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.68–7.72 (m, 2H), 7.77 (d, J = 7.9, 7.9 Hz, 1H), 8.14–8.16 (m, 1H), 8.56

(d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.78–8.83 (m, 3H), 8.92 (bs, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 111.4, 112.8, 120.6,

120.7, 121.8, 122.3, 123.6, 123.7, 123.8, 123.88, 123.92, 124.8, 126.6, 126.9, 127.3, 129.9, 130.0, 133.7, 138.1.

IR (neat): ν 3427, 3051, 2360, 1610, 1529, 1460, 1360, 1292, 912, 744 cm–1


C20H13N [M]+: 267.1048; Found: 267.1051. m.p. 177.0–177.8 ºC.

N-Phenyldibenzo[a,c]carbazole (6p)

N-Phenyldibenzo[a,c]carbazole 6p was prepared by the method described for 6a using

N-phenyl-3-(biphenyl-2-yl)-2-fluoroindole (4p, 36.9 mg, 0.10 mmol), AlCl3 (26.7 mg, 0.20 mmol), and


= 25/1) gave 6p (28.8 mg, 84%) as a white solid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 7.21–7.29 (m, 3H), 7.38 (dd, J = 7.9 Hz, 1H), 7.43 (dd, J = 7.2 Hz, 1H), 7.52–

7.58 m, 3H), 7.61–7.68 (m, 4H), 7.80 (dd, J = 7.5 Hz, 1H), 8.66 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 8.80 (dd, J = 8.0, 4.1 Hz,

2H), 8.94 (d, J 8.1 Hz, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 111.0, 114.2, 121.1, 121.7, 123.2, 123.5, 123.80,

123.82, 123.95, 124.00, 125.7, 125.9, 127.3, 127.4, 128.9, 129.1, 129.9, 130.2, 130.9, 134.5, 140.3, 142.1. IR

(neat): ν 3039, 2360, 1595, 1495, 1454, 1377, 1327, 1232, 758, 735, 704 cm–1


C26H17N [M]+: 343.1361; Found: 343.1376. m.p. 189.0–189.7 ºC.

51

6. Cross-Coupling of 2-Fluorobenzofurans with Arenes 11

3-Butyl-2-(2,5-dimethylphenyl)benzofuran (11a)

To a CH2Cl2 (1 mL) solution of AlCl3 (40 mg, 0.30 mmol) and p-xylene (0.12 mL, 1.0 mmol) was added

CH2Cl2 (1 mL) solution of 3-butyl-2-fluorobenzofuran (9, 39.0 mg, 0.20 mmol) at – 20 °C for 70 min. After

stirring at – 20 °C for 2 h, the reaction was quenched with aq. NaOH (2 M), and organic materials were

extracted with dichloromethane three times. The combined extracts were washed with brine and dried over

Na2SO4. After removal of the solvent under reduced pressure, the residue was purified by silica gel column

chromatography (hexane/EtOAc =25/1) to give 11a (39.6 mg, 71%) as a colorless requid.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 0.86 (t, J = 7.3 Hz, 3H), 1.29–1.36 (m, 2H), 1.62–1.68 (m, 2H), 2.27 (s, 3H),

2.36 (s, 3H), 2.65 (t, J = 7.7 Hz, 2H), 7.15 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.19 (s, 1H), 7.20 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.23–7.30

(m, 2H), 7.46 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.60 (d, J = 7.6 Hz, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 13.8, 19.7, 20.9,

22.5, 23.7, 31.7, 110.1, 116.8, 119.7, 122.1, 123.7, 129.6, 129.8, 130.3, 130.4, 134.9, 135.2, 152.3, 154.3. IR

(neat): ν 2954, 2927, 2858, 1452, 1257, 1101, 872, 812, 743 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C20H20O [M]+:

278.1671; Found: 287.1670.

3-Butyl-2-(2,5-dimethoxylphenyl)benzofuran (11b)

To a CH2Cl2 (2 mL) solution 3-buthyl-2-fluorobenzofuran (9, 38.4 mg, 0.20 mmol) of p-dimethoxybenzene

(56.5 mg, 0.41 mmol) was added AlCl3 (41 mg, 0.30 mmol). After stirring at room temperature for 2 h, the

reaction was quenched with aq. NaOH (2 M), and organic materials were extracted with dichloromethane three

times. The combined extracts were washed with brine and dried over Na2SO4. After removal of the solvent

under reduced pressure, the residue was purified by silica gel column chromatography (toluene/CH2Cl2 =10:1)

to give 11b (46.7 mg, 75%) as a pale yellow oil.


Hz, 2H), 3.79 (s, 3H), 3.82 (s, 3H), 6.95 (d, J = 1.2 Hz, 2H), 7.05 (dd, J = 1.1, 1.1 Hz, 1H), 7.22–7.29 (m, 2H),

7.48 (dd, J = 7.8, 0.7 Hz, 1H), 7.59 (dd, J = 7.6, 0.8 Hz, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 13.9, 22.8, 24.1,

31.6, 55.8, 56.3, 111.1, 112.8, 115.6, 116.6, 118.1, 119.8, 121.0, 122.0, 123.8, 129.9, 148.6, 151.8, 153.4, 154.6.

IR (neat): ν 2954, 2858, 2832, 2360, 1498, 1454, 1473, 1223, 1174, 1039, 804, 733 cm–1

. HRMS (EI+): m/z

Calcd. for C20H22O3 [M]+: 310.1569; Found: 310.1564.

52

3-Butyl-2-(2-thienyl)benzofuran (11c)

To a CH2Cl2 (2 mL) solution 3-buthyl-2-fluorobenzofuran (9, 38.9 mg, 0.20 mmol) of thiophene (84.1 mg,

1.0 mmol) was added AlCl3 (42 mg, 0.32 mmol). After stirring at room temperature for 50 min, the reaction

was quenched with aq. NaOH (2 M), and organic materials were extracted with dichloromethane three times.

The combined extracts were washed with brine and dried over Na2SO4. After removal of the solvent under

reduced pressure, the residue was purified by silica gel column chromatography (hexane) to give 11c (19.8 mg,

39%) as a pale yellow oil.

1H NMR (500 MHz, CDCl3): δ 0.97 (t, J = 7.3 Hz, 3H), 1.46–1.54 (m, 2H), 1.69–1.74 (m, 2H), 2.93 (t, J 8.0 Hz,

2H), 7.14–7.14 (m, 1H), 7.21–7.29 (m, 2H), 7.37 (ddd, J = 5.1, 1.2, 1.2 Hz, 1H), 7.45–7.48 (m, 2H), 7.53 (dd, J

= 7.7, 0.7 Hz, 1H). 13

C NMR (126 MHz, CDCl3): δ 14.0, 22.9, 24.0, 31.5, 110.9, 116.0, 119.4, 122.5, 124.3,

124.8, 125.5, 127.5, 130.4, 133.2, 146.5, 153.8. IR (neat): ν 2954, 2927, 2858, 1454, 1259, 1214, 1103, 1013,

851, 743, 694 cm–1

. HRMS (EI+): m/z Calcd. for C16H16OS [M]+: 256.0922; Found: 256.0925.

53

第五章総括

本論文で筆者は、酸として塩化アルミニウムを用いることで、2-フルオロベンゾヘテロールの芳香族ヘ

テロ環炭素–フッ素結合活性化を経る炭素–炭素結合形成を達成した。

第二章では HFIP 中、フルオロベンゾヘテロールに対して塩化アルミニウムを作用させることで、フッ

素の位に選択的にカルボカチオンが生じ、アリール基から分子内 Friedel–Crafts 型環化反応と、続く脱フ

ッ化水素を伴う芳香族化を経て、多環式芳香族ヘテロ環化合物 6 の合成を達成した。ビフェニル部位ある

いはベンゾフラン部位に置換基を持つ基質、ナフタレン環や、脂肪族リンカーを含む基質でも、本反応が

効率的に進行することを明らかにした。また 2-フルオロインドールでも同様の反応が進行することも見出

した。この一連の反応によって、合成の容易なブロモジフルオロアルケン 3 から 2 段階で 3 本の結合形成

を効率良く行い、多環式ヘテロ芳香族炭化水素 6 の新しい簡便合成法を確立した。

第三章では、第二章で述べた分子内芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合の活性化を分子間反応へと展開し

た。すなわち、2-フルオロベンゾフラン 9と芳香族化合物に対して塩化アルミニウムを作用させることで、

芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合活性化を経た分子間クロスカップリングが進行し、2-アリールベンゾフ

ラン 11 の合成を達成した。

以上のように筆者は、塩化アルミニウムを用いることで、芳香族ヘテロ環炭素–フッ素結合を活性化し、

分子内および分子間での芳香環炭素–炭素結合形成を行い、多環式芳香族ヘテロ環化合物および 2-アリール

ベンゾフランの合成を達成した。本手法で合成したジベンゾフランおよびカルバゾール骨格を含む多環式

芳香族ヘテロ環化合物は、有機発光ダイオードなどの機能性材料への応用が研究されており、2-アリール

ベンゾフラン骨格は、生理活性や薬理活性を持つ化合物の構成要素として注目を集めている。本論文の成

果が、これらの分野の発展に寄与するものと期待している。

54

謝辞

本研究を行うにあたり、有益かつ熱心なご指導、御鞭撻を賜り、また快適な研究環境を与えて下さ

いました、本学教授市川淳士先生に心より感謝致します。

本研究を行うにあたり、直接ご指導を賜り適切な助言によって研究を支えて下さいました、本学助

教藤田健志博士に心より感謝致します。

本研究を行うにあたり、化学的考察の仕方および実験操作を懇切丁寧に御指導下さいました、本学

准教授渕辺耕平博士に心より感謝致します。

本研究を行うにあたり、直接ご指導下さいました、鈴木直人氏に深く感謝致します。

筆者が研究室に配属されてから、実験技術や研究姿勢を教えてくださった諸先輩方、研究生活の楽

しさ、厳しさをともに分かち合った同輩、後輩に深く感謝します。

最後に、筆者の研究生活を経済的、精神的に支えてくれた両親、弟、祖父母をはじめ、親戚の方々

に心から感謝致します。

2018年 2月

酸によるヘテロ芳香環炭素 フッ素結合活性化を 利用した炭素 ......第三章...

Documents

酸によるヘテロ芳香環炭素フッ素結合活性化を利用した炭素 ......第三章...