Synthesis of visible-light-active hypervalent iodines

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K14863
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Nakajima Masaya 千葉大学, 大学院薬学研究院, 助教 (70802677)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 光化学 / 超原子価ヨウ素 / 重原子 / 可視光

Outline of Final Research Achievements

We performed a computational design and actual synthesis of visible-light-active hypervalent iodine. The synthesized PADI proceeded with the oxidation reaction under visible light irradiation. Moreover, it was proved by experiments, spectroscopic measurements, and quantum calculations that the photoexcitation mechanism of PADI was a “direct S0 → Tn transition” that was thought not to proceed. We also demonstrated that this mechanism can be extended to hypervalent iodine compounds in general and suggested that it can be extended to monovalent iodine and bromine-containing molecules. This finding has opened up new possibilities for studying photoreactions of molecules containing heavy atoms.

Free Research Field

光化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

一般に光反応は「S0→Sn遷移」という機構のみが考慮されてきており、多くの光反応の教科書には「S0→Tn遷移は進行しない」と明記されている。私は、本研究課題において合成した超原子価ヨウ素化合物が、その「S0→Tn遷移」によって光反応を起こしていることに気づいた。そしてこの偶然の発見は、その分子のみに起こるものではなく、ヨウ素以外にも重い原子を有している分子においても共通に現れる現象であり、これまで「S0→Tn遷移は進行しない」とされてきた光反応の常識を覆すことに成功した。これにより、これまで紫外線が必須であると考えられていた反応も、より低エネルギーで安全な可視光を用いることができるようになる。