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2019 Fiscal Year Annual Research Report

窒素分子及び水素分子の新しい変換反応の開発

Planned Research

Project AreaPrecise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions
Project/Area Number 15H05798
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

西林 仁昭  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40282579)

Project Period (FY) 2015-06-29 – 2020-03-31
Keywordsアンモニア / 鉄 / ロジウム / イリジウム
Outline of Annual Research Achievements

当研究室ではこれまでにピロール骨格を有するPNP型ピンサー配位子を持つ鉄、コバルト、バナジウム窒素錯体による触媒的アンモニア生成反応の開発に成功してきた。一連の触媒を用いた反応で、より高活性な反応系の開発を目指して検討を行う過程で、同様のピロール骨格を有するPNP型ピンサー配位子を持つチタン及びジルコニウム窒素錯体の合成と反応性の検討を行った。様々な反応条件下で触媒的窒素固定反応の検討を行ったが、化学量論量のアンモニアとヒドラジンの生成に留まった。
また、同様のピロール骨格を有するPNP型ピンサー配位子を持つロジウム窒素錯体の設計と合成に成功した。合成に成功したロジウム窒素錯体を用いた触媒的アンモニア生成反応及び触媒的シリルアミン生成反応の検討を行った。その結果、触媒的アンモニア生成反応に関しては、化学量論量のアンモニアとヒドラジンの生成に留まったが、触媒的シリルアミン生成反応には触媒能を示すことを確認した。反応に用いたロジウムあたり最高20当量程度のシリルアミンが生成することを確認した。本研究成果は、ロジウム窒素錯体を触媒として利用した触媒的窒素固定反応の開発に成功した世界で初めての成功例である。
更に、ロジウムと同族元素であるイリジウム窒素錯体の合成を様々な反応条件下で検討を試みたが、残念ながら現時点では同様のピロール骨格を有するPNP型ピンサー配位子を持つイリジウム窒素錯体の合成には成功していない。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (55 results)

All 2019 Other

All Journal Article (13 results) (of which Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 1 results) Presentation (41 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 10 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Synthesis and Catalytic Reactivity of Polystyrene-Supported Molybdenum Pincer Complexes toward Ammonia Formation2019

    • Author(s)
      Kazuya Arashiba, Takayuki Itabashi, Kazunari Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 48 Pages: 693-695

    • DOI

      10.1246/cl.190193

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Catalytic Reactivity of Molybdenum-Trihalide Complexes Bearing PCP-Type Pincer Ligands2019

    • Author(s)
      Aya Eizawa, Kazuya Arashiba, Akihito Egi, Hiromasa Tanaka, Kazunari Nakajima, Kazunari Yoshizawa, Yoshiaki Nishibayashi
    • Journal Title

      Chem. Asian J.

      Volume: 14 Pages: 2091-2096

    • DOI

      10.1002/asia.201900496

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Catalytic C-H Borylation Using Iron Complexes Bearing 4,5,6,7-Tetrahydroisoindol-2-ide-Based PNP-Type Pincer Ligand2019

    • Author(s)
      Takeru Kato, Shogo Kuriyama, Kazunari Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • Journal Title

      Chem. Asian J.

      Volume: 14 Pages: 2097-2101

    • DOI

      10.1002/asia.201900501

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molybdenum-Catalyzed Ammonia Production with Samarium Diiodide and Alcohols or Water2019

    • Author(s)
      Yuya Ashida, Kazuya Arashiba, Kazunari Nakajima, and Yoshiaki Nishibayashi
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 568 Pages: 536-540

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1134-2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Catalytic Water Oxidation Reaction with Use of Triarylamine Radicals as Single-Electron Oxidants and Pyridines as Bases2019

    • Author(s)
      Hiroki Toda, Kazunari Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 48 Pages: 1006-1008

    • DOI

      10.1246/cl.190333

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Alkylation Reactions of Azodicarboxylate Esters with 4-Alkyl-1,4,-Dihydropyridines under Catalyst-Free Conditions2019

    • Author(s)
      Kazunari Nakajima, Yulin Zhang, Yoshiaki Nishibayashi
    • Journal Title

      Org. Lett.

      Volume: 21 Pages: 4642-4645

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b01537

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and Catalytic Reactivity of Bis(molybdenum-trihalide) Complexes Bridged by Ferrocene Skeleton toward Catalytic Nitrogen Fixation2019

    • Author(s)
      Takayuki Itabashi, Kazuya Arashiba, Hiromasa Tanaka, Asuka Konomi, Aya Eizawa, Kazunari Nakajima, Kazunari Yoshizawa, Yoshiaki Nishibayashi
    • Journal Title

      Organometallics

      Volume: 38 Pages: 2863-2872

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.9b00263

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Copper-Catalysed Enantioselective Intramolecular Etherification of Propargylic Esters: Synthetic Approach to Chiral Isochromans2019

    • Author(s)
      Shiyao Liua, Kazunari Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • Journal Title

      RSC Adv.

      Volume: 9 Pages: 18918-18922

    • DOI

      10.1039/c9ra03880a

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molybdenum-Catalyzed Ammonia Formation Using Simple Monodentate- and Bidentate-Phosphines as Auxiliary Ligands2019

    • Author(s)
      Yuya Ashida, Kazuya Arashiba, Hiromasa Tanaka, Akihito Egi, Kazunari Nakajima, Kazunari Yoshizawa, Yoshiaki Nishibayashi
    • Journal Title

      Inorg. Chem.

      Volume: 58 Pages: 8927-8932

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b01340

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Practical Ammonia Synthesis from Nitrogen Gas with Samarium Diiodide and Water Catalyzed by Molybdenum-PCP Pincer Complex2019

    • Author(s)
      Yuya Ashida, Shoichi Kondo, Kazuya Arashiba, Takamasa Kikuchi, Kazunari Nakajima, Seizo Kakimoto, Yoshiaki Nishibayashi
    • Journal Title

      Synthesis

      Volume: 51 Pages: 3792-3795

    • DOI

      10.1055/s-0039-1690151

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ruthenium-Catalysed Oxidative Conversion of Ammonia into Dinitrogen2019

    • Author(s)
      Kaunari Nakajima, Hiroki Toda, Ken Sakata, Yoshiaki Nishibayashi
    • Journal Title

      Nature Chemistry

      Volume: 11 Pages: 702-709

    • DOI

      10.1038/s41557-019-0293-y

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Catalytic Redcution of Dinitrogen into Tris(trimethylsilyl)amine Using Rhdoium Complexes with Pyrrole-Based PNP-Type Pincer Ligand2019

    • Author(s)
      Ryosuke Kawakami, Shogo Kuriyama, Hiromasa Tanaka, Kazuya Arashiba, Asuka Konomi, Kazunari Nakajima, Kazunari Yoshizawa, Yoshiaki Nishibayashi
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 55 Pages: 14886-14889

    • DOI

      10.1039/C9CC06896A

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Syntheis of 1,2,4-Azadiphospholes Derivatives Based on Vanadium-Catalyzed [2+2+1] Cycloaddition Reactions of Azobenzenes with Phosphaalkynes2019

    • Author(s)
      Weinbin Liang, Kazunari Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • Journal Title

      RSC Adv.

      Volume: 10 Pages: 12730-12733

    • DOI

      10.1039/D0RA02503H

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Transition Metal-Catalyzed Reduction of Molecular Dinitrogen into Ammonia under Ambient Conditions2019

    • Author(s)
      Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      錯体化学会第69回討論会
    • Invited
  • [Presentation] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦2019

    • Author(s)
      西林仁昭
    • Organizer
      CREST講演会
    • Invited
  • [Presentation] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦2019

    • Author(s)
      西林仁昭
    • Organizer
      近畿化学協会有機金属部会第3回例会
    • Invited
  • [Presentation] Transition Metal-Catalyzed Reduction of Molecular Dinitrogen into Ammonia under Ambient Conditions2019

    • Author(s)
      Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      12th China-Japan Joint Symposium on Metal Cluster Compounds
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Molybdenum-Catalyzed Reduction of Molecular Dinitrogen into Ammonia under Ambient Conditions2019

    • Author(s)
      Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Transition Metal-Catalyzed Reduction of Molecular Dinitrogen into Ammonia under Ambient Conditions2019

    • Author(s)
      Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦2019

    • Author(s)
      西林仁昭
    • Organizer
      筑波大学理工学群化学類講演会
    • Invited
  • [Presentation] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦2019

    • Author(s)
      西林仁昭
    • Organizer
      特許庁技術研修
    • Invited
  • [Presentation] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦 「窒素社会」の実現に向けて2019

    • Author(s)
      西林仁昭
    • Organizer
      東京大学応用化学科談話会
    • Invited
  • [Presentation] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦2019

    • Author(s)
      西林仁昭
    • Organizer
      分子研コロキウム
    • Invited
  • [Presentation] モリブデン触媒を用いたアルコール及び水をプロ トン源とするアンモニア合成反応の開発2019

    • Author(s)
      芦田裕也, 荒芝和也, 中島一成, 西林 仁昭
    • Organizer
      第66回有機金属化学討論会
  • [Presentation] モリブデン錯体を触媒とした直接的 N≡N 結合切 断による窒素固定機構の理論的研究2019

    • Author(s)
      田中宏昌, 荒芝和也, 永澤彩, 中島一成, 西林仁昭, 吉澤一成
    • Organizer
      第66回有機金属化学討論会
  • [Presentation] 銅触媒を用いたプロパルギルエステルのエナンチ オ選択的分子内エーテル化反応2019

    • Author(s)
      劉詩堯, 中島一成, 西林 仁昭
    • Organizer
      第66回有機金属化学討論会
  • [Presentation] PNP型ピンサー配位子を有するロジウム窒素錯体 を用いた触媒的窒素固定反応2019

    • Author(s)
      川上亮祐, 荒芝和也, 栗山翔吾, 中島一成, 西林 仁昭
    • Organizer
      第66回有機金属化学討論会
  • [Presentation] モリブデン錯体を用いたアルコール及び水をプロトン源とする触媒的アンモニア合成反応の開発2019

    • Author(s)
      芦田裕也, 荒芝和也, 中島一成, 西林仁昭
    • Organizer
      第124回触媒討論会
  • [Presentation] Nickel- and Photoredox-Catalyzed Alkylation Cyclization Reactions of Alkynes with 4-Alkyl-1,4-dihydropyridines2019

    • Author(s)
      Yulin Zhang, Kazunari, Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      錯体化学会 第69回討論会
  • [Presentation] Ruthenium-Catalyzed Oxidative Conversion of Ammonia into Dinitrogen2019

    • Author(s)
      Hiroki Toda, Kazunari Nakajima, Ken Sakata, Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      錯体化学会 第69回討論会
  • [Presentation] Synthesis of heterophospholes based on transition metal catalyzed cycloaddition reactions2019

    • Author(s)
      Wenbin Liang, Kazunari Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      錯体化学会 第69回討論会
  • [Presentation] 水をプロトン源とする触媒的アンモニア合成反応における置換基効果2019

    • Author(s)
      水島拓郎, 永澤彩, 芦田裕也, 荒芝和也, 中島一成, 西林仁昭
    • Organizer
      錯体化学会 第69回討論会
  • [Presentation] ルテニウム錯体を用いた触媒的なアンモニア酸化反応2019

    • Author(s)
      戸田 広樹, 中島 一成, 坂田 健, 西林 仁昭
    • Organizer
      第52回酸化反応討論会
  • [Presentation] 遷移金属触媒を用いた新規ヘテロホスホール合成法の開発2019

    • Author(s)
      梁 聞斌, 中島一成, 西林 仁昭
    • Organizer
      第46回有機典型元素化学討論会
  • [Presentation] PNP 型ピンサー配位子を有するロジウム窒素錯体を用いた窒素分子の触媒的シリル化反応2019

    • Author(s)
      川上亮祐, 荒芝和也, 栗山翔吾, 中島一成, 西林仁昭
    • Organizer
      第23回ケイ素化学協会シンポジウム
  • [Presentation] Catalytic Reduction of Dinitrogen to Ammonia and N(SiMe3)3 Using Rhenium Complexes2019

    • Author(s)
      Fanqiang Meng, Shogo Kuriyama, Kazunari Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] PNP型ピンサー配位子を有するモリブデン触媒を用いた水をプロトン源とした触媒的アンモニア合成反応における置換基効果2019

    • Author(s)
      光本泰知, 芦田裕也, 荒芝和也, 栗山翔吾, 中島一成, 西林仁昭
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] ピロール骨格PNP型ピンサー配位子を有するモリブデン錯体の合成と反応性2019

    • Author(s)
      田辺資明, 関口義也, 栗山翔吾, 中島一成, 西林仁昭
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] クロム錯体を用いた温和な条件での触媒的アンモニア合成法の開発2019

    • Author(s)
      芦田裕也, 西林仁昭
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] Ruthenium-Catalyzed Enantioselective Propargylic Reduction of Propargylic Alcohols with Hantzsch Esters2019

    • Author(s)
      DING, Haowei; NAKAJIMA, Kazunari; SAKATA, Ken; NISHIBAYASHI, Yoshiaki
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] Ruthenium-Catalyzed Enantioselective Propargylic Substitution Reactions with Phosphine Oxides2019

    • Author(s)
      LIU, Shiyao; TANABE, Yoshiaki; KURIYAMA, Shogo; SAKATA, Ken; NISHIBAYASHI, Yoshiaki
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] 光誘起電子移動を鍵とするアンモニア酸化反応の開発2019

    • Author(s)
      染森皓介, 戸田広樹, 中島一成, 西林仁昭
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] Palladium- and Photoredox-Catalyzed Alkylation-Cyclization Reactions of Iodoalkylalkenes with 4-Alkyl-1,4-dihydropyridine2019

    • Author(s)
      ZHANG, Yulin; NAKAJIMA, Kazunari; NISHIBAYASHI, Yoshiaki
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] Catalytic Nitrogen Fixation Using Rhenium-Dinitrogen Complexes Bearing PNP Pincer Ligands2019

    • Author(s)
      MENG, Fanqiang; KURIYAMA, Shogo; NAKAJIMA, Kazunari; NISHIBAYASHI, Yoshiaki
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] Synthesis and Reactivity of Manganese Complexes Bearing Anionic Pincer Ligands toward Nitrogen Fixation2019

    • Author(s)
      WEI, Shenglan; KURIYAMA, Shogo; NAKAJIMA, Kazunari; NISHIBAYASHI, Yoshiaki
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] Manganese-catalyzed oxidative conversion of ammonia into dinitrogen2019

    • Author(s)
      TODA, Hiroki; NAKAJIMA, Kazunari; SAKATA, Ken; NISHIBAYASHI, Yoshiaki
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会2020
  • [Presentation] レニウム窒素錯体を用いた窒素分子からの触媒的アンモニアおよびシリルアミン生成反応の開発2019

    • Author(s)
      孟凡強,栗山翔吾,中島一成, 西林仁昭
    • Organizer
      第8回JACI/GSCシンポジウム
  • [Presentation] 4-アルキル-1,4-ジヒドロピリジンをアルキル化試薬として用いたアゾジカルボン酸エステルとのアミノ化反応の開発2019

    • Author(s)
      張煜林, 中島一成, 西林仁昭
    • Organizer
      第8回JACI/GSCシンポジウム
  • [Presentation] Synthesis and Catalytic Reactivity of Dimolybdenum Trihalide Complexes Bridged by Ferrocene Skeleton toward Catalytic Nitrogen Fixation2019

    • Author(s)
      Takayuki Itabashi, Kazuya Arashiba, Hiromasa Tanaka, Akihito Egi, Aya Eizawa, Kazunari Nakajima, Kazunari Yoshizawa, Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      The 20th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ammonia Formation with Alcohols and Water as Proton Sources by Using Molybdenum Catalysts2019

    • Author(s)
      Yuya Ashida, Kazuya Arashiba, Kazunari Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      The 20th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Copper-catalyzed enantioselective intramolecular etherification of propargylic esters: Synthetic approach to chiral isochromans2019

    • Author(s)
      Shiyao Liu, Kazunari Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      The 20th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis of 1,3-Azaphospholes Based on Copper-Catalyzed [3+2] Cycloaddition Reactions of Phosphaalkynes with Isocyanoacetates2019

    • Author(s)
      Wenbin Liang, Kazunari Nakajima, Ken Sakata, Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      The 20th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ruthenium-Catalyzed Oxidative Conversion of Ammonia into Dinitrogen2019

    • Author(s)
      Hiroki Toda, Kazunari Nakajima, Ken Sakata, Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      The 20th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ruthenium-Catalyzed Oxidative Conversion of Ammonia into Dinitrogen2019

    • Author(s)
      Hiroki Toda, Kazunari Nakajima, Ken Sakata, Yoshiaki Nishibayashi
    • Organizer
      Nature 150th Anniversary Sympodium
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 世界で初めて!窒素ガスと水からのアンモニア合成に成功

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nishiba/press.html

URL: 

Published: 2021-01-27  

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