2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Small-Molecules-Activation Reactions By Utilizing Abundant Main Group Elements
| Project/Area Number |
19H02705
|
|---|
| Research Institution | University of Tsukuba |
|---|
Principal Investigator |
笹森 貴裕 筑波大学, 数理物質系, 教授 (70362390)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 典型元素 / 小分子活性化 / リン / 低配位化学種 / ホスフェニウム / 分子内配位 / [2]フェロセノファン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
有機化学に対する社会からの要請として、水素添加、二酸化炭素・窒素変換に代表される小分子の変換反応開発が重要な課題の一つとして挙げられる。これまでの有用な変換反応の多くが適切な遷移金属触媒・配位子の設計・開発により達成されているが、遷移金属元素の毒性や元素枯渇の問題が重要視されている。本研究課題では、低毒性かつユビキタスな「典型元素」を用いた小分子変換反応の開拓を目指し、これまで遷移金属元素でしか成し得なかった、あるいは遷移金属元素でも成し得ない有用かつ汎用的な資源活用反応を実現することを目的とする。典型元素の特性に応じた適切な置換基導入と分子設計により、最終的には、遷移金属フリー小分子変換反応を達成する「典型元素触媒」の開発へつながる学術基盤を構築することを目指す。そのために必要なコンセプトとして、典型元素化合物の安定性と反応性を適切に制御し、小分子を活性化する高い反応性と、触媒として存在しうるだけの安定性を併せ持つ分子設計が鍵となる。
本年度は、15族典型元素であるリンに着目し、小分子を活性化しうる高求電子性のリンカチオン種「ホスフェニウム」の創製を行った。昨年度までに合成を達成した二価ケイ素化学種シリレンと等電子体でありながら、さらにカチオン電荷をもつため、極めて高い求電子性が期待される。一方、安定性の制御のため、分子内にフレキシブルなホスフィン配位部位をもつ分子を設計し、反応性と安定性の両立を目指した。その結果、分子内にリン配位部位をもつホスフェニウムカチオンを、空気中でも取り扱えるほどの高い安定性を有する化合物として合成・単離することに成功した。一方、60℃程度に加熱することでリンの分子内配位が弱くなり、水などの小分子と速やかに反応することを見出した。研究機関終了御も引き続き、ホスフェニウムイオンを用いた小分子活性化反応について検討を進めている。
|
| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| 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。
|
