Development of homogeneous catalysis mediated by highly active Ni(I) key intermediate

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05489
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
• Research Institution: Fukuoka University
• Principal Investigator: Matsubara Kouki 福岡大学, 理学部, 教授 (00294984)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古賀 裕二 福岡大学, 理学部, 助教 (60373148)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 触媒反応 / ニッケル錯体 / 触媒サイクル / クロスカップリング / 反応中間体 / 反応開発

Outline of Final Research Achievements

In a cross-coupling reaction using a normal magnetic nickel monovalent complex as a catalyst, we succeeded in detecting the nickel trivalent complex from the mixed solution during the reaction, and we were able to experimentally prove the expected reaction mechanism. I did. We have discovered that this nickel complex can be applied to other cross-coupling reactions and exhibits high activity in the Negishi coupling reaction of aryl halides using alkyl zinc reagents.
We have newly synthesized a nickel divalent complex with a different structure and clarified that it catalyzes the Suzuki coupling reaction of aryl halides. As a result of investigating the pathway of this catalytic reaction in detail, it was clarified that the nickel divalent complex is reduced to the monovalent complex in the presence of a base.

Free Research Field

有機金属化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

触媒は、生活に有用な様々な有機化合物を合成原料から合成するために、無くてはならない存在です。触媒によりエネルギーやコストを押さえたり、有害物質が出ない化学反応を選択することができるようになるためです。また触媒がなければ実現できない化学反応もあり、これによって新たな物質群が作られ、私たちの生活をより豊かにします。例えばクロスカップリング反応はその１例です。本研究では、その触媒に使われる金属の一つであるニッケルをもつ触媒を開発し、それが従来提唱されていた反応の仕組みとは全く異なる仕組みで反応を起こすことを実験的に初めて証明することに成功しました。