2022 Fiscal Year Research-status Report
d8金属錯体の金属－金属間相互作用を利用する光触媒的メタン変換反応の開発
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19K15582
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
村田 慧 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (80755835)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 光触媒反応 / パラジウム錯体 / ハロゲン化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、Half-lantern型d8金属二核錯体のMMLCT（Metal-Metal-to-Ligand Charge Transfer）励起状態を活用した光触媒的有機分子変換反応の開発を目的とする。これまでに、Half-Lantern型パラジウム(II)二核錯体を光触媒として用いるキノリン類の可視光駆動型C-H結合ハロゲン化反応を見出している。本年度は、昨年度見出した8-メチルキノリンのC(sp3)-H結合ハロゲン化反応について、光反応生成物の収率改善を目指し、さらなる条件検討を行った。
反応条件について種々調べた結果、基質として8-メチルキノリン、触媒として酢酸パラジウム(II)、ハロゲン源としてハロゲン化炭化水素を含む溶液に、可視光増感剤としてポリピリジルルテニウム(II)錯体を添加すると、可視光照射下で基質のハロゲン化物である1-クロロ-8-メチルキノリンが良好な収率で得られることを見出した。一方、可視光増感剤としてシクロメタレート型イリジウム錯体を添加した場合には、ハロゲン化物の生成が殆どみられなかった。本触媒反応には、可視光増感剤非添加時と同様、酢酸パラジウム(II)および可視光が必須であることが対照実験の結果より明らかとなった。現時点では、可視光増感剤による触媒反応の促進効果として、(i)光誘起エネルギー移動によるパラジウム錯体の励起効率向上、および(ii)光誘起電子移動によるパラジウム錯体の一電子酸化を介した塩素引き抜き過程の促進、の二つの可能性が考えられる。今後、実験および計算化学的なアプローチに基づいて、詳細な反応機構を調査する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、昨年度開発したHalf-Lantern型パラジウム(II)二核錯体を光触媒とする可視光駆動型C(sp3)-H結合ハロゲン化反応について、さらなる条件検討を行い、可視光増感剤の添加がハロゲン化生成物の収率改善に有効であることを見出した。この知見は、本研究の最終目標とする単純炭化水素類のC(sp3)-H結合変換反応の開発にも有用であり、研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
Half-Lantern型パラジウム(II)二核錯体による光触媒的C-H結合ハロゲン化反応について、実験と計算化学の両アプローチに基づく機構調査を行う。特に、本年度見出した可視光増感剤の添加効果について、光誘起エネルギー移動／光誘起電子移動の両促進効果に場合分けした調査を行い、これを明らかにする。また、可視光増感剤を含めた触媒反応の最適化条件を用いて基質一般性を調べる。さらに、これまでに得られた知見を単純炭化水素基質のC(sp3)-H結合ハロゲン化反応へと展開する試みを行う。本研究で得られた一連の成果は、投稿論文や学会発表を通して広く発表する予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度もコロナ禍で一部の学会がオンライン化されたことから、旅費に残余が生じたため。これらは次年度の物品費および旅費に充てる予定である。
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