鉄窒素錯体を用いた窒素分子の活性化による直截的な含窒素有機化合物合成法の開発

• Project/Area Number: 14J11004
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Organic chemistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 今吉 隆治 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 鉄窒素錯体 / 窒素固定 / ケイ素配位子 / コバルト / シリルアミン

Outline of Annual Research Achievements

遷移金属錯体を用いた穏和な反応条件下における窒素分子の触媒的変換反応は古くから研究されているが，その成功例は数例に限られている。筆者の所属する研究室では，鉄錯体を用いて常温常圧の穏和な反応条件下において窒素分子をアンモニアの等価体であるシリルアミンへ触媒的に変換できることを報告している。また筆者は昨年度においてコバルト錯体を用いることによっても同様の反応条件下において窒素分子を触媒的にシリルアミンへ変換できることを見出した。同反応は窒素－ケイ素結合形成反応であるが，窒素－炭素結合形成反応へと展開することで窒素分子を直接的に含窒素有機化合物へ変換する手法の開発へつながると期待される。九州大学吉澤研究室と共同で行った反応機構研究により，これらの触媒反応系において系中でケイ素配位子を有する窒素錯体が生成し，反応中間体として働くことが示唆された。しかし，この推定反応中間体は非常に不安定であることも予想されており，反応中間体の単離には至っていない。この知見をもとにして筆者は三座型のケイ素配位子，特にリンーケイ素ーリン（PSiP）型配位子に注目し，同配位子を有する安定な鉄またはコバルト窒素錯体の合成を試みた。様々なPSiP型配位子および鉄錯体前駆体の組み合わせを検討した結果，PSiP型配位子を有する新規な鉄窒素錯体の合成に成功した。また，コバルト窒素錯体の合成も同様に検討し，PSiP型配位子を有する新規なハロゲン化コバルト錯体の合成にも成功した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Cobalt-Catalyzed Transformation of Molecular Dinitrogen into Silylamine under Ambient Reaction Conditions (2015)
  • Author(s): Ryuji Imayoshi, HIromasa Tanaka, Yuki Matsuo, Masahiro Yuki, Kazunari Nakajima, Kazunari Yoshizawa, Yoshiaki Nishibayashi
  • Journal Title: Chemistry - A European Journal Volume: 21 Issue: 24 Pages: 8905-8909
  • DOI: 10.1002/chem.201501088
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Synthesis and Catalytic Activities of Cobalt Complexes Bearing PSiP Ligands for Nitrogen Fixation (2016)
  • Author(s): 今吉隆治，中島一成，西林仁昭
  • Organizer: 日本化学会第９６春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学（京都府京田辺市）
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] Cobalt-Catalyzed Transformation of Molecular Dinitrogen under Ambient Conditions (2015)
  • Author(s): 今吉隆治，結城雅弘，中島一成，西林仁昭
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学，千葉県
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] コバルト錯体による窒素分子の触媒的変換反応機構に関する理論的研究 (2015)
  • Author(s): 松尾祐樹，田中宏昌，今吉隆治，中島一成，西林仁昭，吉澤一成
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学，千葉県
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 穏和な条件下におけるコバルト錯体を用いた窒素分子の触媒的変換反応 (2014)
  • Author(s): 今吉隆治，結城雅弘，中島一成，西林仁昭
  • Organizer: 第61回有機金属化学討論会
  • Place of Presentation: 九州大学，福岡県
  • Year and Date: 2014-09-23 – 2014-09-25
• [Presentation] Cobalt-Catalyzed Transformation of Molecular Dinitrogen into Silylamine under Ambient Conditions (2014)
  • Author(s): 今吉隆治，結城雅弘，中島一成，西林仁昭
  • Organizer: 第41回ICCC錯体化学国際会議
  • Place of Presentation: シンガポール，シンガポール
  • Year and Date: 2014-07-21 – 2014-07-25
• [Presentation] Cobalt-Catalyzed Transformation of Molecular Dinitrogen into Silylamine under Ambient Conditions (2014)
  • Author(s): 今吉隆治，結城雅弘，中島一成，西林仁昭
  • Organizer: 第26回ICOMC有機金属化学国際会議
  • Place of Presentation: ロイトン札幌，北海道
  • Year and Date: 2014-07-14 – 2014-07-18