2022 Fiscal Year Research-status Report
可視光活性型リガンドによる特異な遷移金属光反応開発
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22K06497
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
中島 誠也 千葉大学, 大学院薬学研究院, 助教 (70802677)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 可視光反応 / 遷移金属触媒 / DFT計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
日本人がノーベル賞を受賞しているパラジウムに代表される遷移金属触媒反応は、今日において医薬品開発で最も重要な反応システムの一つである。一般的な「熱」をエネルギー源とする従来の方法では二電子による反応だが、遷移金属触媒反応での効率的な一電子反応によって、従来法では困難な分子変換技術の開発に挑戦することとし、可視光を吸収し、金属にその電子やエネルギーを受け渡す配位子に着想した。そのような配位子はこれまで開発されたことがなく、このコンセプトが実現されれば成熟したと思われている遷移金属触媒に文字通り新たな光を差し込むこととなる。そこで本研究に着手するに当たり、まずコンピュータシミュレーション（量子化学計算）によって、様々な配位子のデザインを行なった。配位子の吸収波長や金属に配位したときの吸収波長の変化、光を吸収したあとの挙動や酸化還元電位を網羅的に事前に計算することで、可視光吸収部位としてアントラセン、金属に配位する部位としてホスフィンを有する配位子のデザインに成功した。実際に計算によってデザインした本配位子を合成し、分光的な性質(UV)や電気的な性質（CV）、安定性、金属への配位等の試験を行った結果、本配位子の物理的性質はコンピュータシミュレーションと良い一致を示した。そこで実際に、本配位子をパラジウム触媒に作用させ可視光を照射することで反応を試みた結果、さまざまな一電子反応が効率的に進行することが明らかとなった。開発した配位子を用いると、これまでの熱エネルギーを用いる反応とは全く異なる性質を示す。
本研究成果はNature Communicationsに報告した。
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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
DFT計算によるシミュレーションを駆使することで、想定よりも圧倒的に速いスピードで研究を進めることに成功している。計算化学によるコンピュータ内でのバーチャルシミュレーションによって、あらかじめ分子の物性や特性を予想したため、無鉄砲な合成ではなく、狙い撃ちで高い活性を有する配位子を合成することに成功した。本研究は国際的な学術誌であるNature Communications誌に本研究成果が掲載され、高い評価を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
１種類の配位子の合成、それを用いた遷移金属錯体の形成、可視光照射による光反応の開発に成功し、論文にて公表している。そこで今後は異なるデザインの配位子の合成を行う予定である。
上記のすでに報告した配位子はアントラセン骨格を可視光吸収部位としている。今後行う研究におけるデザインとしてはアクリジンを可視光吸収部位とする配位子とすることを計画している。
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