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2017 Fiscal Year Research-status Report

Development of Metal-Polypyridylamine Complexes for Base-Driven Valence Tautomerism

Research Project

Project/Area Number 17K14456
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

小谷 弘明  筑波大学, 数理物質系, 助教 (10610743)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords酸化還元活性 / 分子内電子移動 / 脱プロトン化 / 配位子ラジカル / 速度論解析
Outline of Annual Research Achievements

酸化還元活性(redox non-innocent)な配位子を有する遷移金属錯体は、金属イオンと配位子間での分子内電子移動により金属の酸化数の変化や配位子ラジカルの生成など、多彩な金属錯体の機能発現が期待できる。近年、高いルイス酸性を示すRh(III)イオンを中心金属に用いたRh(III)-TPA錯体(TPA: tris(2-pyridylmethyl)amine)に塩基を作用させると、酸化還元活性な脱プロトン化TPA配位子が生成する事が報告された。本研究では、酸化還元活性と高いルイス酸性を示すCo(III)イオンと脱プロトン化TPA配位子との分子内電子移動を利用したCoIIITPA錯体の電子構造の改変を目的として、TPA誘導体を支持配位子とするCo(III)-LH6錯体(LH6: tris(5-methoxycarbonyl-2-pyridylmethyl)amine)の合成と脱プロトン化錯体の同定を行った。また、分子内電子移動によるCo(II)配位子ラジカル錯体の生成に関して、Co(III)イオンに対して異なる電子供与性を示す二座キレート配位子である1,3-ジケトナト誘導体(dbm-X: X = H, Cl)による制御を行った。また、酸化還元活性と高いルイス酸性を示すCo(III)イオンとTPA配位子を組み合わせることにより、TPA配位子の脱プロトン化をトリガーとした分子内電子移動の発現とラジカルカップリング反応の進行を見出した。また、1,3-ジケトナト補助配位子の2位に導入した置換基により、Co(III)イオンの還元電位を変化させることで、脱プロトン化錯体における脱プロトン化TPA配位子からCo(III)イオンへの分子内電子移動の制御に成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

概要に記載した通り、Co(III)-LH6錯体を脱プロトン化することで、脱プロトン化配位子からCo(III)イオンへの分子内電子移動が起こり、配位子ラジカル錯体が生成していることを示す事ができた。この分子内電子移動は、Co(III)中心の酸化還元電位に大きく依存していることから、この電位制御を行う事で脱プロトン化をトリガーとする分子双安定性発現できることが判明した。その結果、初年度の成果としては順調に進展したと考えられる。

Strategy for Future Research Activity

今後は論文発表も含め、この脱プロトン化に伴う分子内電子移動によるラジカル種の生成を優先的に行う錯体の合成やその反応機構を以下の方針に従って遂行する。
1)Co(III)中心の酸化還元電位を制御するため、二座キレート配位子だけでなくTPA類縁体の電子供与性も変化させ、熱力学的に安定なCo(II)配位子ラジカル錯体の生成を目指す。
2)ラジカルカップリング反応の生成物同定や反応機構解明を行い、Co(II)配位子ラジカル錯体に特徴的な反応探索を行う。
3)Co(III)イオンだけでなく、他の遷移金属イオンを用いて塩基の添加により原子価互変異性(分子内電子移動)が観測出来るかについて検討を行う。

  • Research Products

    (7 results)

All 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Formation and Isolation of a Four-Electron-Reduced Porphyrin Derivative by Reduction of a Stable 20π Isophlorin2018

    • Author(s)
      Suzuki Wataru、Kotani Hiroaki、Ishizuka Tomoya、Shiota Yoshihito、Yoshizawa Kazunari、Kojima Takahiko
    • Journal Title

      Angew Chem.

      Volume: 57 Pages: 1973~1977

    • DOI

      10.1002/anie.201711058

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visible-Light-Driven Photocatalytic CO2 Reduction by a Ni(II) Complex Bearing a Bioinspired Tetradentate Ligand for Selective CO Production2017

    • Author(s)
      Hong Dachao、Tsukakoshi Yuto、Kotani Hiroaki、Ishizuka Tomoya、Kojima Takahiko
    • Journal Title

      JACS

      Volume: 139 Pages: 6538~6541

    • DOI

      10.1021/jacs.7b01956

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation of supramolecular hetero-triads by controlling the hydrogen bonding of conjugate bases with a diprotonated porphyrin based on electrostatic interaction2017

    • Author(s)
      Suzuki Wataru、Kotani Hiroaki、Ishizuka Tomoya、Shiota Yoshihito、Yoshizawa Kazunari、Kojima Takahiko
    • Journal Title

      ChemCommun

      Volume: 53 Pages: 6359~6362

    • DOI

      10.1039/c7cc03635c

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 配位子の脱プロトン化によって誘起されるコバルト錯体の原子価互変異性とその制御2017

    • Author(s)
      大城綾、小谷弘明、石塚智也、小島隆彦
    • Organizer
      錯体化学会第67回討論会
  • [Presentation] 酸化還元活性な配位子を有する鉄錯体の高酸化状態における電子構造2017

    • Author(s)
      西部貴久、荻島郁弥、小谷弘明、 石塚智也、岡島敏浩、野澤俊介、塩田淑仁、吉澤一成、小島隆彦
    • Organizer
      錯体化学会第67回討論会
  • [Presentation] Photocatalytic CO2 Reduction Catalyzed by First-Row Transition-Metal Complexes Bearing an S2N2-Type Tetradentate Ligand2017

    • Author(s)
      Yuto TSUKAKOSHI,Dachao HONG,Tomoya ISHIZUKA,Hiroaki KOTANI,Takahiko KOJIMA
    • Organizer
      錯体化学会第67回討論会
  • [Presentation] サドル型ドデカフェニルイソフロリンの生成とその変換反応2017

    • Author(s)
      鈴木航、小谷弘明、石塚智也、塩田淑仁、吉澤一成、小島隆彦
    • Organizer
      第28回基礎有機化学討論会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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