2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions by the Cooperative Interaction Between Metal Center and Adjacent Reaction Sites
Publicly Offered Research
| Project Area | Precise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions |
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| Project/Area Number |
18H04240
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
砂田 祐輔 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70403988)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 鉄 / 隣接反応場 / 配位不飽和 / 基質活性化 / 水素化 / ヒドロシリル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
触媒的な化学変換は、現代の物質合成の根幹を担う基盤技術の一つである。特に均一系触媒を用いた化学変換反応は、学術的にも工業的にも広く活用されている。しかし従来法では、大部分の場合において希少資源である貴金属化合物を触媒とする手法に基づいてきたが、近年の資源・環境問題の観点から、貴金属を用いない物質合成法の開発が強く望まれている。鉄は、地殻中に最も豊富に存在する遷移金属であるため、貴金属の代替として最も有力な候補として考えられている。しかし大部分の鉄化合物は、貴金属類で一般的な酸化的付加などの2電子移動を経由する結合活性化に対し低活性であり、貴金属代替となる鉄化合物の設計・合成に関する明確な指針は未開拓な部分が多い。
そこで本研究では、鉄中心での電子移動を経由せず、鉄と隣接元素間での結合（Fe-E結合）を反応基質の捕捉・活性化の反応場として活用し、貴金属化合物と同等もしくはそれ以上の触媒活性を示す鉄化合物の構築法の確立を目的とした研究を行った。特に有機ケイ素配位子の鉄への導入に注目し、含ケイ素多座配位子として機能するキレート型ケイ素配位子を導入した鉄触媒の開発を行った。その結果、合成した鉄錯体は反応系中で配位不飽和活性種を効果的に発生でき、これにより様々な基質を効果的に捕捉できることを見出した。この活性種は、”Fe-Si”結合を反応場とすることで、鉄化合物では従来困難であるとされてきた水素分子における”H-H”結合の活性化を、高効率的に達成することが可能である。その結果、合成した鉄触媒は、アルケンの触媒的水素化に対して貴金属化合物と比肩する高い触媒活性を示すことを見出した。同様の触媒設計指針に基づき合成した鉄―ジシリル錯体は、”H-H”と等電子構造を持つ”H-Si”結合を効果的に捕捉・活性化できることをも見出し、鉄触媒による不飽和有機化合物のヒドロシリル化も開発した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(14 results)
