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Catalysis of Lewis radical ion-pairs

Research Project

Project/Area Number 19H00894
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 33:Organic chemistry and related fields
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Ooi Takashi  名古屋大学, 工学研究科(WPI), 教授 (80271708)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥45,500,000 (Direct Cost: ¥35,000,000、Indirect Cost: ¥10,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
Fiscal Year 2020: ¥14,950,000 (Direct Cost: ¥11,500,000、Indirect Cost: ¥3,450,000)
Fiscal Year 2019: ¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000)
Keywordsルイス酸・塩基 / 一電子移動反応 / 光反応 / ラジカル / 触媒的結合形成反応 / ルイス酸 / ルイス塩基 / 一電子移動 / 酸化還元反応 / 光触媒 / ルイス酸・塩基対 / 触媒
Outline of Research at the Start

本研究では、光エネルギーによって誘起されるルイス酸-ルイス塩基間での一電子移動を経て生成するルイスラジカルイオン対の一電子酸化・還元触媒としての機能を引き出し、ラジカル反応を駆動・制御するための新たな概念を提示することで、反応化学、物理化学、理論化学にまたがる新分野の開拓を目指す。

Outline of Final Research Achievements

We have established the theory of photoinduced Lewis radical ion-pair formation through single-electron transfer between Lewis acids and bases and its catalytic application. Using spectroscopic technique, we elucidated that there are two mechanisms for the formation of intermolecular Lewis radical ion pairs by photoirradiation: excitation of charge-transfer complexes between Lewis acids and bases, or direct excitation of the Lewis acids themselves. Furthermore, we applied this findings to catalytic bond-formation reaction. We also developed a novel multifunctional photocatalyst based on an intramolecular Lewis pair design, and succeeded in developing a new reaction with this catalysts.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

この研究成果は、これまで特殊な系に限られていたルイスペア間の一電子移動化学に対して、光照射という新たな切り口からその一般化に成功したものである。光照射が引き起こす現象の本質についても実験・理論の両面から明らかにし、ルイスラジカルイオン対の化学の基盤構築に貢献したと言える。この方法論は、活性ラジカル中間体の新たな発生法を提供したとも言え、近年精力的に研究されているラジカルを中間体とする合成化学にも大きく貢献し、将来的には希少金属を用いないグリーンな物質生産にも繋がると期待している。

Report

(5 results)
  • 2022 Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2022 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Exploiting Single-Electron Transfer in Lewis Pairs for Catalytic Bond-Forming Reactions2020

    • Author(s)
      Yoshitaka Aramaki, Naoki Imaizumi, Mao Hotta, Jun Kumagai, Takashi Ooi
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 11 Issue: 17 Pages: 4305-4311

    • DOI

      10.1039/d0sc01159b

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 電子不足トリアリールボランの光励起一電子酸化触媒としての機能開拓2022

    • Author(s)
      内田 裕貴, 石川 稜, 荒巻 吉孝, 大井 貴史
    • Organizer
      日本化学会 第102春季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 内在的なルイス酸への一電子移動反応と炭素-炭素結合形成反応への触媒的展開2020

    • Author(s)
      荒巻吉孝, 今泉直樹, 堀田真央, 大井貴史
    • Organizer
      2019年光化学討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ラジカル種の制御を担う分子技術の創出2019

    • Author(s)
      大井貴史
    • Organizer
      「分子技術」シンポジウム -未来に続く、極限のものづくり
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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