Catalyst design for transformation of simple hydrocarbons conceived from catalytically active species

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
• Research Institution: Tohoku University (2021-2022); Kyushu University (2019-2020)
• Principal Investigator: Tahara Atsushi 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (50713145)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: イリジウム / BNNB型配位子 / σ-結合メタセシス / 単純炭化水素 / C-H結合活性化

Outline of Final Research Achievements

Alhotugh simple hydrocarbons are chemically stable, Iridium-catalyzed dehydrogenative C-H borylation of simple arenes have been reported even at low temperature. Mechanistic studies suppoted that C-H bond is cleaved not on iridium center but on Ir-boryl bond to decrease activation energy barrier. Based on these reports, new catalyst system; Ir-BNNB catalyst, is designed conceived from transition states. By using BNNB-type ligands, which consist of bipyridine moiety and pinacolato/catecolatoboron moiety linked with methylene moitey, dehydrogenative C-H borylation of benzene was achieved. In addition, trace amount of biphenyl was detected by GC-MS when PhB(OH)2 was used as boron source.

Free Research Field

有機金属化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

錯体化学の分野において、単純炭化水素の変換を実現する酵素反応の人工的な再現を志す生体模倣は一般的なアプローチの一つであるが、真の活性種構造を再現することは困難であり、いわば静的な錯体構造の模倣が主流であった。本研究は計算科学の併用により、反応系内において瞬間的に生じた触媒活性種構造を配位子設計に導入している点で全く新しいアプローチとなっており、いわば動的な錯体構造の模倣を主眼に置いた点で学術的価値を有する。その不安定さから錯体そのものを単離することは叶わなかったが、フェニルボロン酸からのビフェニル合成を達成し、最終目標である単純炭化水素の直接カップリングへと通じる意義のある知見を得た。