| Project/Area Number |
19K22188
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 33:Organic chemistry and related fields
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| Research Institution | University of Tsukuba (2020)
Nagoya City University (2019) |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
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| Keywords | 元素資源 / フェロセン / シリレン / ケイ素 / 求電子性 / 酸化還元 / 小分子変換 / 高周期典型元素 / 小分子活性化 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、持続可能な社会の実現に向けた挑戦的な反応開拓として、豊富元素による窒素および二酸化炭素の小分子活性化反応を開拓する。元素枯渇問題と資源活用問題を解決するため、稀少な遷移金属を用いずに、豊富元素であるケイ素と鉄を活用した新しい小分子活性化試剤を開発する。電気化学的な酸化還元により、その反応性制御が可能なフェロセニル置換ケイ素二価化学種「シリレン」を基盤とする分子設計を行い、電気化学的な２電子酸化によりシリレン本来の求電子性を究極まで高め、窒素や二酸化炭素の結合をも切断可能な超求電子性シリレンを創製することが本研究課題の目的である。
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| Outline of Final Research Achievements |
The final goal of this research project is the creation of a super-electrophilic silylene, which is a divalent silicon species with extremely high electrophilicity due to its vacant p-orbital and cationic charge. It can be expected the introduction of ferrocenly groups towards the silylene moiety could afford the Redox-controlable electrophilicity depending on the electrochemical properties of the ferrocenyl moieties.
During the course of this project, we have succeeded in the synthesis of a sterically demanding bis(ferrocenyl)dichlorosilane, which would be kinetically protected in order to exist as a monomeric silylene. The reduction of the dichlorosilane with sodium afforded the corresponding silirane derivative, having Si-C-C three-membered ring skeleton. It was found that the obtained silirane could work as a suitable precursor of the corresponding bis(ferrocenyl)silylene under mild conditions.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
窒素や二酸化炭素など豊富な資源を変換するための小分子変換触媒開発は世界的な重要課題である。加えて、稀少元素に替えて豊富な元素を活用する元素資源問題も重要視されている。開発に成功した、鉄とケイ素からなるビス（フェロセニル）シリレンは、豊富元素による小分子変換触媒として期待できる新物質である。今後、本研究成果を基盤として、電気化学的な酸化還元によりこのシリレンの反応性を制御し、超求電子性シリレンへと展開できれば、資源問題に対する解決の糸口となり得る。「シリレンの酸化還元による反応性制御」という反応設計は一般性の高い反応原理となり、これが確立すれば様々な分子変換反応に適用でき、波及効果は大きい。
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