Innovation in molecular catalysis based on understanding transition state
Publicly Offered Research
| Project Area | Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand |
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| Project/Area Number |
20H04828
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Rikkyo University |
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Principal Investigator |
山中 正浩 立教大学, 理学部, 教授 (60343167)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 分子触媒設計 / DFT計算 / 遷移状態 / 不斉合成 |
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| Outline of Research at the Start |
従来の高反応性・高選択性に加えて、多様性・複雑性を指向した分子合成オンデマンドの要請に応えるためには、従前の設計指針の延長ではなく、大胆かつ合理的な飛躍が求められる。そのような飛躍は、ターゲットとする触媒反応についての深い洞察からのみ得られる。本研究では、異種相互作用の協働（ハイブリッド型反応制御）の観点から、ターゲットとする触媒反応の遷移状態を詳細に解析し、新規な触媒骨格を着想・設計することを起点とする。さらに理論計算支援のもとに、実験研究と緊密に連携しながら新規触媒骨格を探索・進化させ、触媒設計のホッピングによる分子触媒イノベーションを実現する。また、そのためのガイドラインを確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の高反応性・高選択性に加えて、多様性・複雑性を指向した分子合成オンデマンドを達成するためには、触媒設計に対して「合理的な飛躍（ホッピング）」が求められる。本研究では、異種相互作用の協働（ハイブリッド型反応制御）の観点から、ターゲットとする触媒反応の遷移状態を詳細に解析し、実験研究と緊密に連携しながら触媒骨格を探索・進化させ、分子触媒イノベーションを実現する。本年度は、遷移金属触媒反応として、アシルシランを用いたPd触媒によるアルケンのシロキシシクロプロパン化反応の反応機構を解明した。本反応では、カルベン配位子からの強い電子供与によってシロキシカルベン‐Pd錯体を経由することを見出し、アレンを基質とする反応開発へと展開することができた。また、有機分子触媒反応として、アミン触媒によるアルキニル置換Z-ケチミンへの不斉共役付加反応やグアニジン‐ビスチオウレア触媒による不斉Aza-Friedel-Crafts反応の立体制御機構の解明などを行った。どちらの反応についても、触媒/基質間に水素結合ネットワークが効果的に構築されることが立体制御の鍵となっていることを見出した。さらに後者については、柔軟な触媒骨格が誘導適合的に構造変化することによるエントロピー損失も重要な役割を持つことを明らかにした。これらの理論的検討の知見を実験研究にフィードバックすることで、柔軟な触媒骨格を有する新規ビピリジン配位子を開発し、不斉ホウ素化反応に適用した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
