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不安定活性種を指向したBNNB配位子含有錯体による配向基不要な分子変換反応

Research Project

Project/Area Number 23K23357
Project/Area Number (Other) 22H02089 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

田原 淳士  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (50713145)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2027-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
Keywords有機金属化学 / 錯体化学 / 結合活性化 / 金属-配位子協同作用 / C-H結合活性化 / 計算科学
Outline of Research at the Start

天然ガスや石油・石炭に含まれる単純炭化水素の分子変換・高機能化は重要な課題であるが、対象とする結合の活性化が困難である点や、望んだ位置で新規結合を形成する選択性がしばしば課題となる。本研究では、イリジウム-ホウ素結合によって温和な条件でのアルカン・アレーンの脱水素ホウ素化が進行するという報告に着想し、基質としてではなく配位子としてホウ素骨格が導入された多座配位子を有する新規錯体を合成し、単純アルカンやアレーンの活性化および分子変換反応の達成を目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

天然ガスや石油を構成するメタンやアルカン、アレーンといった単純炭化水素は化学的に安定であり、超高圧・高温といった従来法に替わる次世代の分子変換法の開発が求められる。化学的に安定なC-H結合を効率的に活性化する手法として、触媒への近接を促進する配向基を基質に導入する手法が存在するが、上述した単純炭化水素は配向基を持たないため、新たな触媒設計指針が求められる。本研究では、イリジウム-ホウ素結合によって温和な条件でのアルカン・アレーンの脱水素ホウ素化が進行するという報告に着想し、基質としてではなく配位子としてホウ素骨格が導入されたBNNB型多座配位子を有する新規錯体を合成し、単純アルカンやアレーンの活性化および分子変換反応の達成を目的とする。
本研究では2,2'-ビピリジンの6,6'-位に種々のアミノアルコールをメチレン鎖で連結した一連の配位子前駆体を導入し、これらとイリジウム触媒前駆体を用いて、単純炭化水素であるベンゼンの脱水素ホウ素化に活性を示すことを見出した。またBNNB配位子の構築に向け、種々の有機ホウ素試薬と配位子前駆体との反応を検討する過程において、ホウ素源としてフェニルボロン酸を用いた際に、対応するビフェニルが生成することをGC-MSにて確認した。本結果は期待される反応様式における炭素-炭素結合の形成過程を形式的に捕捉した貴重な成果であり、今後の反応設計に大きな知見を与えた。これらの成果は国内学会にて発表し、1件の発表賞を受賞した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当該年度で予定していた配位子合成について一連の知見を得ることに成功している点に加え、当初想定していなかった結果として、一部の触媒系においてある有機分子の位置選択的な二量化反応を進行させることが判明しており、研究の加速度的な拡張が期待される。

Strategy for Future Research Activity

今後は合成した配位子を用いて新たな触媒反応の開発に努めるほか、【現在までの進捗状況】に記載の二量化反応について、反応条件の最適化を実施する。

Report

(1 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Remarks (2 results)

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    • Author(s)
      Kiyozumi Takuya、Kudo Shinji、Mori Aska、Mizoguchi Riku、Tahara Atsushi、Asano Shusaku、Hayashi Jun-ichiro
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 62 Issue: 12 Pages: 2476-2482

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2022-159

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • Year and Date
      2022-12-15
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    • Author(s)
      Santawaja Phatchada、Kudo Shinji、Tahara Atsushi、Asano Shusaku、Hayashi Jun-ichiro
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 62 Issue: 12 Pages: 2466-2475

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-726

    • NAID

      130008025330

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • Year and Date
      2022-12-15
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  • [Journal Article] Optimizing the magnetic separation of strontium ion using modified zeolite with nano iron particles2022

    • Author(s)
      Shubair Tamer、Tahara Atsushi、Khandaker Shahjalal
    • Journal Title

      Case Studies in Chemical and Environmental Engineering

      Volume: 6 Pages: 100243-100243

    • DOI

      10.1016/j.cscee.2022.100243

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  • [Journal Article] Homogeneous catalyst modifier for alkyne semi-hydrogenation: systematic screening in an automated flow reactor and computational study on mechanisms2022

    • Author(s)
      Asano Shusaku、Adams Samuel J.、Tsuji Yuta、Yoshizawa Kazunari、Tahara Atsushi、Hayashi Jun-ichiro、Cherkasov Nikolay
    • Journal Title

      Reaction Chemistry & Engineering

      Volume: 7 Issue: 8 Pages: 1818-1826

    • DOI

      10.1039/d2re00147k

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    • Author(s)
      Falyouna Omar、Bensaida Khaoula、Maamoun Ibrahim、Ashik U.P.M.、Tahara Atsushi、Tanaka Kazuya、Aoyagi Noboru、Sugihara Yuji、Eljamal Osama
    • Journal Title

      Journal of Cleaner Production

      Volume: 342 Pages: 130949-130949

    • DOI

      10.1016/j.jclepro.2022.130949

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    • Author(s)
      Falyouna Omar、Maamoun Ibrahim、Bensaida Khaoula、Tahara Atsushi、Sugihara Yuji、Eljamal Osama
    • Journal Title

      Journal of Colloid and Interface Science

      Volume: 605 Pages: 813-827

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2021.07.154

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  • [Presentation] 瞬間的に発生する化学種を模倣した触媒合成への挑戦2023

    • Author(s)
      田原 淳士
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      田原 淳士
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      田原 淳士、谷代 省吾、土井 隆行
    • Organizer
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      田原 淳士、長谷川 怜皇、谷代 省吾、土井 隆行
    • Organizer
      日本薬学会第143年会(札幌)
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      Atsushi Tahara
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      ICPAC Kota Kinabalu 2022
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Synthesis of Oxalate Dianions from CO2 for Sustainable Iron-making System2022

    • Author(s)
      Atsushi Tahara
    • Organizer
      The 12th International Conference on the Biology, Chemistry and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] (-)-Levoglucosenone の立体選択的な1,4-付加およびヒドラゾン化による高分子化合物の創製2022

    • Author(s)
      田原淳士, 谷代省吾, 土井隆行
    • Organizer
      第38回有機合成化学セミナー
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  • [Presentation] Synthetic Study of Iridium-BNNB Complexes and Their Activity toward Simple Hydrocarbons2022

    • Author(s)
      田原淳士, 深川寛太, 土井隆行
    • Organizer
      令和4年度化学系学協会東北大会
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  • [Remarks] 研究代表者のResearchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/tahara.a.aa

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  • [Remarks] 研究代表者のHP

    • URL

      https://tahara-lab.jp/

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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