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金属イオン共役電子移動による高原子価金属オキソ錯体の水の酸化触媒活性制御

研究課題

研究課題/領域番号 12J02902
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 無機化学
研究機関大阪大学

研究代表者

朴 ジュン (2012, 2014)  大阪大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(PD)

朴 ジユン (2013)  大阪大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012 – 2014
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2012年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードElectron Transfer / Lewis Acid / Epoxidation / Unification / C-H Bond Cleavage / Sulfoxidation / C-H結合開裂 / 電子移動 / 酸効果
研究実績の概要

We report efficient epoxidation of styrene derivatives by a nonheme iron(IV)-oxo complex, [(N4Py)Fe^<IV>(O)]^<2+>(N4Py = N, N-bis(2-pyridylmethyl)-N- bis(2-pyridyl)methylamine) with trilflic acid (HOTf). No oxidation of styrene derivatives by [(N4Py)Fe^<IV>(O)]^<2+>(N4Py = N, N-bis(2-pyridylmethyl)-N-bis(2-pyridyl) methylamine) occurred in acetonitrile at 298 K, whereas efficient epoxidation of styrene derivatives was made possible by the presence of triflic acid (HOTf) via proton-coupled electron transfer (PCET) from styrene derivatives to the diprotonated species of [(N4Py)Fe^<IV>(O)]^<2+> with HOTf. Logarithms of the first-order rate constants of HOTf-promoted expoxidation of all styrene derivatives with [(N4Py)Fe^<IV>(O)]^<2+> and PCET from electron donors in the precursor complexes exhibit a remarkably unified correlation with the driving force of PCET in light of the Marcus theory of electron transfer when the differences in the formation constants of precursor complexes are taken into account. The same PCET driving force dependence is obtained for the first-order rate constants of HOTf-promoted oxygen atom transfer from thioanisols to [(N4Py)Fe^<IV>(O)]^<2+> and HOTf-promoted hydrogen atom transfer from toluene derivatives to [(N4Py)Fe^<IV>(O)]^<2+> in the precursor complexes. Thus, HOTf-promoted epoxidation of styrene derivatives by [(N4Py)Fe^<IV>(O)]^<2+> proceeds via the rate-determining electron transfer from styrene derivatives to the diprotonated species of [(N4Py)Fe^<IV>(O)]^<2+> as the case of HOTf-promoted oxygen atom transfer from thioanisols to [(N4Py)Fe^<IV>(O)]^<2+> and HOTf-promoted hydrogen atom transfer from toluene derivatives to [(N4Py)Fe^<IV>(O)]^<2+>.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

All of oxidation reaction which occur by electron transfer from organic substrates to nonheme iron(IV)-oxo in the presence of Lewis acid can be unified in Marcus theory. With Lewis and Bronsted acid, such as metal ion and HOTf, effect on oxidation reaction by non-heme iron(IV)-oxo well studied in our system.

今後の研究の推進方策

Lewis acids, such as redox inactive metal ion and proton, can promote oxidation reaction of organic substrate by nonheme iron(IV)-oxo complex via electron transfer. Huge enhancement came from precursor complex formation of metal ion-bounded or protomated nonheme iron(IV)-oxo and substrate. By using this super reactive species, the other oxidation reaction can be done which never has been studied by nonheme high-valent metal-oxo complex, not only with iron but also the other metals, Co, Cu, Cr and so on.

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Unified View of Oxidative C-H Bond Cleavage and Sulfoxidation by a Nonheme Iron (IV)_Oxo Complex via Lewis Acid-Promoted Electron Transfer2014

    • 著者名/発表者名
      Jiyun Park ; Yuma Morimoto ; Yong-min Lee ; Wonwoo Nam ; Shunichi Fukuzumi
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 53 号: 7 ページ: 3618-3628

    • DOI

      10.1021/ic403124u

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bransted Acid-Promoted C-H Bond Cleavage via Electron Transfer from Toluene Derivatives to a Protonated Nonheme lron(IV)-OXo Complex with No Kinetic Isotope Effect2013

    • 著者名/発表者名
      Jiyun Park
    • 雑誌名

      Journal of America Chemical Society

      巻: 135 号: 13 ページ: 5052-5061

    • DOI

      10.1021/ja311662w

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanistic Borderline of One-Step Hydrogen Atom Transfer Versus Stepwise Sc^<3+>-Coupled Electron Transfer from Benzyl Alcohol Derivatives to a Non-Heme Iron(IV)-Oxo Complex2012

    • 著者名/発表者名
      Yuma Morimoto; Jiyun Park; Tomoyoshi Suenobu; Yong-min Lee; Wonwoo Nam; Shunichi Fukuzumi
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 51 号: 18 ページ: 10025-10036

    • DOI

      10.1021/ic3016723

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 酸存在下の非ヘム鉄四価オキソ錯体によるオレフインの酸化反応におけるプロトン共役電子移動機構2014

    • 著者名/発表者名
      Jiyun Park
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2014-03-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Triflic Acid-Promoted Olefin Oxidation by a Nonheme Iron (IV)-Oxo Complex via Proton-Coupled Electron Transfer2013

    • 著者名/発表者名
      Jiyun Park
    • 学会等名
      The 4^<th> Asian Coordination Chemistry Conference
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2013-11-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Unification of the Reactivity of Non-Heme Iron (IV)-Oxo on Metal- and Proton-Coupled Electron Transfer2013

    • 著者名/発表者名
      Jiyun Park
    • 学会等名
      The International Conference on Biological Inorgan is Chemistry (IcBIC 16)
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      2013-07-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 非ヘム鉄(IV)オキソ錯体によるスルホキシル化およびc-H結合活性化における金属イオン共役電子移動とプロトン共役電子移動の統一的理解2013

    • 著者名/発表者名
      Jiyun Park
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      立命館大学びわ湖草津キャンパス、滋賀
    • 年月日
      2013-03-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Remarkable Enhancement of C-H Activation via Bransted Acid-Promoted Electron Transfer from Toluene and Derivatives to a Non-Heme Iron(IV)-Oxo Complex2012

    • 著者名/発表者名
      Jiyun Park
    • 学会等名
      The 6th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • 発表場所
      Polytechnic University, Hong Kong
    • 年月日
      2012-11-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Remarkable Enhancement of C-H Activation via Brensted Acid-Promoted Electron Transfer from Toluene and Derivatives to a Non-Heme lron(IV)-Oxo Complex2012

    • 著者名/発表者名
      Jiyun Park
    • 学会等名
      錯体化学会第62回討論会
    • 発表場所
      富山大学,富山
    • 年月日
      2012-09-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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