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Development of C-H Borylation Catalyzed by Quinoline-based PNN Iron Complex

Research Project

Project/Area Number 19K15592
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
Research InstitutionKitasato University

Principal Investigator

Kamitani Masahiro  北里大学, 理学部, 助教 (40758447)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords鉄錯体 / C-H活性化 / ホウ素化 / 芳香族炭化水素 / ボリル錯体 / 有機合成反応 / DFT計算 / 反応機構解析 / C-H官能基化 / 触媒 / 有機ホウ素化合物 / 鉄触媒 / 錯体 / ホウ素
Outline of Research at the Start

地殻中、生体内にも多く存在する鉄は安価かつ低毒性な元素である。そのため、鉄を触媒とする有機合成反応は、金属自体の価格変動に関する懸念が少なく、安全で安定的に産業利用が可能であることから近年注目を集めている。本研究で開発を検討するC-H結合のボリル化反応は有用な有機ホウ素化合物を効率よく得るプロセスの一つであり、鉄触媒を用いた効率的な反応が達成できれば、学術、産業両分野の発展に寄与する。

Outline of Final Research Achievements

In the presence of iron complex with a quinoline-based PNN pincer ligand, the C-H borylation of arenes to the corresponding arylboronic acid pinacol ester took place in moderate to high yields. This catalytic system is effective for mono-borylation of various liquid and solid arenes. Experimental and computational studies revealed that the diboryl complex plays a crucial role in the catalysis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本触媒反応により生成するボロン酸やボロン酸エステルは鈴木宮浦クロスカップリング反応における重要な反応基質である。C-Hホウ素化によるボロン酸エステルの合成はイリジウム触媒を用いた手法が広く利用されているが、イリジウムは希少な資源であることに加え、触媒前駆体は空気に敏感であることが知られる。本鉄錯体はイリジウム触媒と同等の活性に加え、空気中でも安定であるため、イリジウム触媒の代替触媒として学術、産業両分野で代替触媒としての利用が期待できる。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Hemisphere and Distance-Dependent Steric Analysis of PNN Iron Pincer Complexes Using SambVca 2.1 and Its Influence on Alkene Hydrosilylation2020

    • Author(s)
      Kamitani Masahiro、Yujiri Kouta、Yuge Hidetaka
    • Journal Title

      Organometallics

      Volume: 39 Issue: 19 Pages: 3535-3539

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.0c00512

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Iron-catalyzed Versatile and Efficient C(sp2)-H Borylation2019

    • Author(s)
      Kamitani Masahiro、Kusaka Haruki、Yuge Hidetaka
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 48 Issue: 8 Pages: 898-901

    • DOI

      10.1246/cl.190345

    • NAID

      130007687704

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of Activator-free Iron Pincer Complexes for Alkene Hydrosilylation and Elucidation of Its Activation Mechanism2019

    • Author(s)
      Kamitani Masahiro、Kusaka Haruki、Yuge Hidetaka
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 48 Issue: 10 Pages: 1196-1198

    • DOI

      10.1246/cl.190521

    • NAID

      130007724074

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 鉄錯体触媒の開発: 貴金属代替を目指して2021

    • Author(s)
      神谷昌宏
    • Organizer
      2020年度第10回北里大学理学部セミナー
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉄錯体の立体解析と触媒反応への影響2020

    • Author(s)
      神谷昌宏
    • Organizer
      C's Meeting 2020
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] SambVca 2.1を用いたPNN鉄錯体の立体因子解析およびヒドロシリル化反応との相関評価2020

    • Author(s)
      湯尻浩太、神谷昌宏、弓削秀隆
    • Organizer
      第10回CSJフェスタ2020
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 耐空気、耐湿性を備えた高活性ヒドロシリル化用鉄触媒の開発2020

    • Author(s)
      神谷昌宏
    • Organizer
      有機ケイ素機能性化学品製造プロセス技術開発/有機ケイ素プロジェクト中間成果報告会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Iron-catalyzed C-H Borylation of Aromatic Compounds2020

    • Author(s)
      Masahiro Kamitani, Haruki Kusaka, Hidetaka Yuge
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 非対称ピンサー配位子の簡便合成と高活性鉄触媒への展開2020

    • Author(s)
      神谷昌宏、日下晴貴、湯尻浩太、弓削秀隆
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
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  • [Presentation] 一過性ヒドリド種を経由するニッケルおよびパラジウムSiNNピンサー錯体の合成2020

    • Author(s)
      齊藤誉人、鳥谷部拓海、神谷昌宏、弓削秀隆
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
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  • [Presentation] SiNN 型配位子を有する 10 族遷移金属錯体を用いたハロゲン化アリールの脱ハロゲンボリル化反応2019

    • Author(s)
      齊藤誉人、鳥谷部拓海、神谷昌宏、弓削秀隆
    • Organizer
      第11回北里化学シンポジウム
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 三座配位子を有する鉄錯体によるC(sp2)-H ボリル化反応2019

    • Author(s)
      日下晴貴、神谷昌宏、弓削秀隆
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      第11回北里化学シンポジウム
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  • [Presentation] 鉄触媒を用いたアルケンのヒドロシリル化反応における非対称骨格 PNN 配位子の立体影響2019

    • Author(s)
      湯尻浩太、日下晴貴、神谷昌宏、弓削秀隆
    • Organizer
      第11回北里化学シンポジウム
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  • [Presentation] キノリン骨格PNN ピンサー配位子を有する鉄錯体によるアルケンのヒドロシリル化反応2019

    • Author(s)
      日下晴貴、湯尻浩太、神谷昌宏、弓削秀隆
    • Organizer
      第23回ケイ素化学協会シンポジウム
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  • [Presentation] キノリン骨格 PNN 配位子を有する鉄錯体の合成とそれら錯体を用いたアルケンのヒドロシリル化反応2019

    • Author(s)
      湯尻浩太、日下晴貴、神谷昌宏、弓削秀隆
    • Organizer
      第9回CSJ化学フェスタ2019
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  • [Presentation] 鉄錯体による効率的な C(sp2)-H モノボリル化2019

    • Author(s)
      日下晴貴、神谷昌宏、弓削秀隆
    • Organizer
      錯体化学会第69回討論会
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  • [Presentation] C-H Borylation Catalyzed by an Iron Pincer Complex2019

    • Author(s)
      Masahiro Kamitani, Haruki Kusaka, Hidetaka Yuge
    • Organizer
      International Congress on Pure & Applied Chemistry 2019 Yangon
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] プレスリリース:高機能な有機ケイ素材料の製造に適した鉄錯体触媒の開発に成功

    • URL

      https://www.kitasato-u.ac.jp/jp/news/20201214-01.html

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] Kamitani group website

    • URL

      https://www.kitasato-u.ac.jp/sci/resea/kagaku/HP_kochiku/KamitaniG_HP/index.html

    • Related Report
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  • [Remarks] Lab website

    • URL

      https://www.kitasato-u.ac.jp/sci/resea/kagaku/HP_kochiku/

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  • [Remarks] 大学提供の研究者情報

    • URL

      http://kerid-web.kitasato-u.ac.jp/Profiles/91/0009081/profile.html

    • Related Report
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Published: 2019-04-18   Modified: 2022-01-27  

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