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高度に配位不飽和で広い反応場を有する低配位鉄活性種の開発

Publicly Offered Research

Project AreaStimuli-responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules
Project/Area Number 25109534
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

砂田 祐輔  九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (70403988)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords鉄 / 配位不飽和 / 低配位 / 高反応性 / 水素化 / ルテニウム / 触媒反応 / 反応場
Outline of Annual Research Achievements

遷移金属錯体を触媒とする物質変換は現代科学において重要な方法論の一つである。従来は貴金属錯体を用いた研究が活発に行われているが、近年、次世代型の安価で低環境負荷な反応の実現に向けて、戦略元素である鉄による貴金属触媒の代替が強く望まれている。本研究課題では、高度に配位不飽和であり広い反応場を有する低配位鉄活性種を開発し、これらによる新しい触媒的物質変換反応を開発することを目的としている。
本年度は、前年度に開発した反応系中で低配位”Fe(CO)2”活性種を発生しうる鉄錯体前駆体を用いた様々なアルケンの水素化反応をまず検討した。一連の検討の結果、”Fe(CO)2”が広い反応場を有することから、貴金属触媒においても一般に困難である、4置換アルケンの触媒的水素化も可能であることを見出した。しかし、これらの触媒は耐性が低く、反応中に触媒の分解に伴う触媒失活が併発することから、触媒活性は不十分であった。そこで、CO配位子と等電子構造であるイソシアニド(CNR)配位子に注目し、これを有する鉄前駆体の合成を行った。これらを用いることで、反応系中で低配位”Fe(CNR)2”活性種とみなせる低配位活性種も発生させることが可能であり、これを利用したアルケンの触媒的水素化へと展開した。その結果、COを持つ類縁体と比べ触媒活性の向上に成功し、例えば4置換アルケンの鉄触媒による水素化では、TON = 100で反応を達成することが可能であることがわかった。対照的に”Fe(CO)2”による同様の反応ではTON = 4であったことから、触媒活性の大幅な向上に成功したといえる。一連の研究において、精密に構造制御した低配位鉄活性種を開発し、触媒として利用することで、貴金属触媒を凌駕しうる触媒反応の開発に成功した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (15 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Synthesis, Structures, and Reactivity of the Base-Stabilized Silanone Molybdenum Complexes2014

    • Author(s)
      Takako Muraoka, Keisuke Abe, Haruhiko Kimura, Youhei Haga, and Keiji Ueno
    • Journal Title

      Dalton Trans.

      Volume: 43 Issue: 44 Pages: 16610-16613

    • DOI

      10.1039/c4dt02159b

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Well- Defined Iron Complexes as Efficient Catalysts for "Green" Atom-Transfer Radical Polymerization of Styrene, Methyl Methacrylate, and Butyl Acrylate with Low Catalyst Loadings and Catalyst Recycling2014

    • Author(s)
      So-ichiro Nakanishi, Mitsunobu Kawamura, Hidetomo Kai, Ren-Hua Jin, Yusuke Sunada, Hideo Nagashima
    • Journal Title

      Chem. Eur. J.,

      Volume: 20 Issue: 19 Pages: 5802-5814

    • DOI

      10.1002/chem.201304593

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] イソシアニド配位子を持つジシラルテナサイクル錯体による多置換アルケンの高効率的水素化の開発2015

    • Author(s)
      山本 泰士・大串 元・砂田 祐輔・永島 英夫
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      千葉
    • Year and Date
      2015-03-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Pd 触媒を用いた Si-Si 結合の活性化を伴う環状有機ケイ素化合物の合成2015

    • Author(s)
      投野 竣亮・田原 淳士・灰毛 遼平・砂田 祐輔・永島 英夫
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      千葉
    • Year and Date
      2015-03-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ジシラメタラサイクル鉄錯体の合成とアルケンの触媒的水素化への応用2015

    • Author(s)
      澤野 美菜・砂田 祐輔・野田 大輔・永島 英夫
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      千葉
    • Year and Date
      2015-03-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ジシラメタラサイクル骨格を有するRu錯体上での水素原子の流動性に関する計算化学的考察2015

    • Author(s)
      宮本 香花・田原 淳士・田中 宏昌・砂田 祐輔・永島 英夫・吉澤 一成
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      千葉
    • Year and Date
      2015-03-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ジシラメタラサイクル骨格を持つルテニウムジカルボニル触媒によるカルボニル化合物の高効率的還元の開発2015

    • Author(s)
      竹下 卓志・井上 諒子・砂田 祐輔・永島 英夫
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      千葉
    • Year and Date
      2015-03-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規鉄錯体触媒を用いたアルケンのヒドロシリル化2015

    • Author(s)
      野田 大輔・副島 廣惠・松崎 裕香・田原 淳士・砂田 祐輔・永島 英夫
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      千葉
    • Year and Date
      2015-03-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉄触媒を用いたアルケンの水素化に関する反応機構研究2015

    • Author(s)
      田原 淳士・砂田 祐輔・田中 宏昌・永島 英夫・吉澤 一成
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      千葉
    • Year and Date
      2015-03-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 含ケイ素メタラサイクル骨格の構築を基軸とする新規錯体・触媒の開発2014

    • Author(s)
      砂田 祐輔
    • Organizer
      第18回ケイ素化学協会シンポジウム
    • Place of Presentation
      栃木
    • Year and Date
      2014-10-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 系中で配位不飽和種を発生しうる鉄・ルテニウム触媒の開発2014

    • Author(s)
      砂田 祐輔
    • Organizer
      新学術領域研究「感応性化学種が拓く新物質科学」第3回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      筑波
    • Year and Date
      2014-06-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ジシラメタラサイクル骨格の構築を鍵とする特異な触媒機能・構造を有する錯体の開発2014

    • Author(s)
      砂田祐輔
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ルテニウム触媒を用いるカルボン酸のヒドロシラン還元及びその関連反応2014

    • Author(s)
      吉岡 優実・弓野 翔平・井上 諒子・砂田 祐輔・永島 英夫
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 擬ハロゲン配位子を有するトリアザシクロノナン鉄(II)錯体の合成と触媒機能2014

    • Author(s)
      山村 剛史・中西 崇一朗・野田 大輔・砂田 祐輔・永島 英夫
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 弱配位性溶媒を持つ単核TACN鉄錯体の合成と原子移動型ラジカル重合への応用2013

    • Author(s)
      中西崇一朗・河村充展・砂田祐輔・永島英夫
    • Organizer
      第60回有機金属化学討論会
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ジシラメタラサイクル骨格を持つ鉄カルボニル錯体の開発と触媒的水素化への応用2013

    • Author(s)
      重田啓介・堤大典・砂田祐輔・永島英夫
    • Organizer
      第17回ケイ素化学協会シンポジウム
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Design and Synthesis of Iron Dicarbonyl Catalyst and Application to Reduction Reactions2013

    • Author(s)
      Yusuke Sunada
    • Organizer
      The 1st International Symposium for Young Chemists on Stimuli-Responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules 2013
    • Place of Presentation
      Tokyo
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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