2021 Fiscal Year Research-status Report
窒素分子から含窒素有機化合物を直截合成する革新的分子変換反応の開発
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20K21203
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
西林 仁昭 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40282579)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | アンモニア / モリブデン / 含窒素有機化合物 / シアン酸イオン / 触媒反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究目的を達成するために、ごく最近に開発に成功した触媒的アンモニア合成反応で得た知見を踏まえる。この触媒サイクルでは、窒素分子架橋二核モリブデン錯体上での架橋窒素分子の切断反応を経て、対応するニトリド錯体が生成する。ニトリド錯体に対して二ヨウ化サマリウムと水とから系中で生成した錯体からプロトン共役電子移動(PCET)反応によりニトリド錯体上の窒素上で３つの窒素－水素結合が生成したアンモニア錯体が生成する。最終的に窒素ガスとの配位子交換反応によりアンモニアが解離する。この新しいサイクルで、鍵中間体であるニトリド錯体上のニトリド配位子上で窒素－炭素結合生成を連続的に行うことができれば、すなわち、炭素求電子共役電子移動(本申請者の造語)に該当する反応を進行させることができれば、最終的には含窒素有機化合物の合成が達成可能となる。つまり、触媒的アンモニア合成反応で利用したプロトン源の代わりに炭素原子求電子等価体を用いて反応を行うことで触媒的な含窒素有機化合物の合成を目指す。
今年度は、モリブデンニトリド錯体に対して、炭酸エステル誘導体を炭素求電子剤として用いて検討を行った。対応するカルバメート錯体が生成し、還元剤である二ヨウ化サマリウムとの反応で、対応するイソシアネート錯体を経由して、シアン酸イオンが生成することが確認できた。モリブデン錯体は系中で窒素分子と反応し、架橋窒素分子の切断反応を経由してモリブデンニトリド錯体が生成していることを確認した。一連の結果は、窒素分子由来のニトリド配位子としてモリブデン上に存在している窒素原子を含窒素有機化合物であるシアン酸イオンへと擬触媒的に変換することに成功したことを示している。本研究成果は、窒素ガスから含窒素有機化合物を触媒的に合成する方法の開発に繋がる極めて興味深いものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
最終目標である触媒反応の達成に必要な擬触媒反応の開発に成功した。予備的な知見として、触媒反応を達成したとも言える研究成果を達成しているなどを考慮すると、当初の計画以上に研究が進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
擬触媒反応の開発に成功した知見を踏まえて、触媒、反応試薬、還元剤、溶媒、反応条件等について詳細な検討を行い、最終目標である触媒反応の開発の達成を目指す。
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| Causes of Carryover |
補助事業の目的をより精緻に達成するための研究の実施（追加実験の実施や論文投稿など）が必要となったため。
2022年度に速やかに研究費を使用予定である。
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[Presentation] キュバン型[Mo3S4Fe]クラスターを用いた触媒的窒素還元2021
Author(s)
谷藤一樹, 宗像健一郎, 原亮太, 内田圭亮, 唯美津木, Roger E. Cramer, W. M. C. Sameera, 高山努, 酒井陽一, 栗山翔吾, 西林仁昭, 大木靖弘
Organizer
第67回有機金属化学討論会
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