Synthesis and Reactions of Mixed Group 13 Elements Hydride Species

• Project Area: Coordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules
• Project/Area Number: 19H04601
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: 松尾 司 近畿大学, 理工学部, 教授 (90312800)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: アルマボラン / アルミニウム / ホウ素 / 13族元素混合型水素化物 / 非対称型水素化物 / 配位アシンメトリー / 三中心二電子結合 / 立体保護基 / 13族元素 / 水素化物 / ヒドロアルミニウム化

Outline of Research at the Start

本研究では、新奇な「13族元素混合型水素化物」の合成と反応性の開拓、および、従来にない「13族元素－14族元素混合型水素化物」の開発から構成される。学術的にも価値の高い「非対称型水素化物」を創り出し、高度に分極した「非対称な三中心二電子結合」に由来する特異な物質変換について調査する。従来の「対称型水素化物」では困難であった小分子の活性化法や、異種元素間結合の構築法を開発して、「配位アシンメトリー」の新しいサイエンスに立脚した分子機能の創出に貢献する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、「アルマボラン(6)」などの新奇な「13族元素混合型水素化物」を設計・合成し、「非対称型水素化物」の分子構造や電子状態を解明するとともに、小分子の活性化などの反応性の開拓を通して、新しい学理「配位アシンメトリー」の創出に貢献することを目的とする。これまでの元素科学研究から見いだした先駆的知見をプラットホームにして、学術的にも価値の高い「非対称型水素化物」を創り出し、従来の対称型水素化物では困難であった小分子の活性化法や異種元素間結合の構築法を開発して、「配位アシンメトリー」の新しいサイエンスに立脚した分子機能の創出に貢献することを目的とする。
令和２年度は、令和元年度に引き続き、種々の「縮環型立体保護基（Rind基）」 を有する「ジボラン(6)」と「ジアルマン(6)」との均一化反応による「アルマボラン(6)」の生成について詳細に調査した。かさ高いEind基を有する「アルマボラン(6)」は溶液中においても安定に存在するのに対し、Eind基よりもかさの大きなMPind基とかさの小さなEMind基を組み合わせた「アルマボラン(6)」は溶液中において不安定であり、「ジボラン(6)」および「ジアルマン(6)」との平衡状態になることを分光学的手法により明らかにした。
また、令和２年度は「アルマボラン(6)」の電子構造について理論計算により調査した。アルミニウム上がプラス、ホウ素上がマイナスに電荷分離した極限構造式の寄与について明らかにし、非対称な三中心二電子結合に関する理論的知見を得た。さらに、「アルマボラン(6)」と強いルイス塩基であるN-ヘテロ環状カルベンとの反応性について調査し、「アルマン・NHC付加体」および「ボラン・NHC付加体」が生成することを突き止めた。「アルマボラン(6)」の還元反応についても調査した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Products of [2+2] Cycloaddition between a W≡Si Triple-bonded Complex and Alkynes: Isolation, Structure, and Non-classical Bonding Interaction (2020)
  • Author(s): Yoshimoto Takashi、Hashimoto Hisako、Ray Mausumi、Hayakawa Naoki、Matsuo Tsukasa、Chakrabarti Jaydeb、Tobita Hiromi
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 49 Issue: 3 Pages: 311-314
  • DOI: 10.1246/cl.190952
  • NAID: 130007805917
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Comparison of the Chemical Bonding in (Eind)2Ge=E (E = O and S): Synthesis and Characterization of Germanethione Bearing Bulky Eind Groups (2020)
  • Author(s): Fujita Naoko、Li Liangchun、Lentz Nicolas、Konaka Shigeaki、Kuroda Airi、Ohno Ryoma、Hayakawa Naoki、Tamao Kohei、Madec David、Kato Tsuyoshi、Rosas-Sanchez Alfredo、Hashizume Daisuke、Matsuo Tsukasa
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 49 Issue: 2 Pages: 141-144
  • DOI: 10.1246/cl.190795
  • NAID: 130007795157
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reaction of Dialumane Incorporating Bulky Eind Groups with Pyridines (2019)
  • Author(s): Murosaki Takahiro、Ohno Ryoma、Agou Tomohiro、Hashizume Daisuke、Matsuo Tsukasa
  • Journal Title: Inorganics Volume: 7 Issue: 11 Pages: 129-129
  • DOI: 10.3390/inorganics7110129
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Thermal Reactions of a Spiro-type Cyclotrisilene Obtained from the Reaction between a Disilenide and a Base Adduct of a Bromosilylene (2019)
  • Author(s): Kosai Tomoyuki、Nishimura Shogo、Hayakawa Naoki、Matsuo Tsukasa、Iwamoto Takeaki
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 48 Issue: 9 Pages: 1168-1170
  • DOI: 10.1246/cl.190438
  • NAID: 130007703043
  • Peer Reviewed
• [Presentation] かさ高い Rind 基を有するホウ素化合物の合成と反応性 (2020)
  • Author(s): 鈴木健央・橋爪大輔・松尾司
  • Organizer: 第47回有機典型元素化学討論会
• [Presentation] かさ高い単座アリールオキシド配位子を有するアルミニウムヒドリド錯体の合成と構造 (2020)
  • Author(s): 中井大央・渡内稔季・室﨑貴大・松尾司
  • Organizer: 第47回有機典型元素化学討論会
• [Presentation] 四員環の化学 (2020)
  • Author(s): 松尾司
  • Organizer: 第47回有機典型元素化学討論会
  • Invited
• [Presentation] Synthesis and Structures of Aluminum Hydride Complexes with Bulky Monodentate Aryloxide Ligands (2020)
  • Author(s): NAKAI, Tomohiro; WATAUCHI, Toshiki; MUROSAKI, Takahiro; MATSUO, Tsukasa
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会
• [Presentation] Synthesis and Reactivity of Group 13 Element Compounds with Bulky Rind Groups (2020)
  • Author(s): SUZUKI, Takeo; SADAMORI, Kazuya; HASHIZUME, Daisuke; MATSUO, Tsukasa
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会
• [Presentation] かさ高い Rind 基を有する13 族元素化合物の合成と反応性 (2019)
  • Author(s): 鈴木 健央・室﨑 貴大・金田 将平・貞森 和也・北端 拓也・吾郷 友宏・橋爪 大輔・松尾 司
  • Organizer: 第46回有機典型元素化学討論会
• [Presentation] 安定なジアルキニルボランの合成と性質 (2019)
  • Author(s): 河野 黎・吾郷 友宏・福元 博基・久保田 俊夫・鈴木 健央・松尾 司
  • Organizer: 第46回有機典型元素化学討論会
• [Presentation] かさ高いRind 基を用いた13 族元素化合物の化学 (2019)
  • Author(s): 松尾 司
  • Organizer: 第２５回錯体化学若手の会 中部・東海支部勉強会
  • Invited
• [Remarks] 近畿大学応用元素化学研究室
  • URL: https://www.apch.kindai.ac.jp/laboratory/matsuo/index.html
• [Remarks] 近畿大学応用元素化学研究室
  • URL: http://www.apch.kindai.ac.jp/element-folder/index.html