2022 Fiscal Year Annual Research Report
リグニンの変換を志向した機能性二核錯体触媒によるC-O結合変換反応の開発
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20K15268
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
東田 皓介 北海道大学, 化学反応創成研究拠点, 特任助教 (20845466)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 協働触媒 / 異種二核錯体 / 求核付加反応 / 量子化学計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、二種類の金属による協働作用に着目し高難度な触媒的変換反応の開発を進めてきた。最終年度では、昨年度に得られた機能性二核錯体触媒の酸-塩基協働作用触媒への応用可能性に着目し、これまでの研究で得られた触媒設計に対する知見を活かして、独自にルイス酸である金原子と塩基性の亜鉛塩を一つの反応場に固定化する新規配位子の設計と合成に成功した。本錯体の構造は単結晶X線構造解析により決定しており、実験科学的にも一つの反応場に二種類の金属が固定化されていることが確認された。さらに、本錯体触媒が不活性アルキンに対するカルボン酸の求核付加反応を強力に促進することが明らかとなった。対照実験の結果から、本反応は金と亜鉛原子の近接効果が極めて重要であると共に、量子化学計算によって金原子がアルキンを活性化し、亜鉛原子がカルボン酸を活性化する協働的な反応機構の妥当性が明らかとなった。本反応は広い基質適用範囲を示しており、複雑な医薬品分子が有するアルキン部位の変換にも役立てられることが示された。加えて、昨年度明らかとなったニッケルとマグネシウムの協働作用によるC-O結合活性化の知見をもとに、ニッケル触媒による不活性なC-F結合切断を経るC-P結合形成反応において、塩基として加えているカリウムカチオンがニッケルと協働的に働きC-F結合を活性化していることを量子化学計算により明らかとした。本成果は協働触媒の更なる発展に役立つ知見であり、今後もこれらの成果をもとに協働触媒を発展させていく計画である。
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