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有機ケイ素化合物還元剤を利用した低原子価前周期遷移金属錯体の新規反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14J02837
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 合成化学
研究機関大阪大学

研究代表者

西山 悠  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードニオブ / ラジカル反応 / 酸化還元活性な配位子 / 触媒反応 / 前周期遷移金属 / 小分子活性化 / 有機ケイ素還元剤 / 還元反応
研究実績の概要

酸化還元特性を示すエンジアミド配位子を有するニオブ錯体 1 の合成と種々のアルケンに対する四塩化炭素のラジカル付加反応に関して、ニオブ錯体の触媒特性、ならびに反応機構の詳細を含めて記載した。本研究成果は、安定な高酸化数状態にある前周期遷移金属錯体がラジカル付加反応の触媒となることを示した最初の報告例である。α-ジイミン配位子存在下で有機ケイ素還元剤を五塩化ニオブに作用させることで、配位子が2電子還元されてエンジアミド型へと変化したニオブ錯体 1 を合成した。続いて、錯体 1 をラジカル付加反応の触媒として用いたところ、アルケンに対する四塩化炭素のラジカル付加反応に高活性を示すことを見出した。反応機構検討として、速度論解析を行ったところ、スチレン及び四塩化炭素の初期濃度が低い時には速度式は 1a、スチレン、四塩化炭素の濃度に依存することが明らかとなった。また、スチレンが過剰に存在する場合では、スチレンと1aの相互作用により化学種Aが生成し速度が低下することが観測できた。アイリングプロットより本反応の負の活性化エントロピーが得られたことより、律速段階では化学種Cのような会合状態で反応が進行していることが示唆された。また、炭素―塩素結合活性化の過程をUV-vis測定により追跡したところ、酸化還元活性なエンジアミド配位子が1電子酸化されることで錯体 1 が還元的に四塩化炭素の炭素―塩素結合を切断し、中間体として錯体Bが生成していることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] カルフォルニア工科大学バークレー(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] アーヘン工科大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Reduction of (tBuN=)NbCl3(py)2 in a Salt-Free Manner for Generating Nb(IV) Dinuclear Complexes and Their Reactivity toward Benzo[c]cinnoline2015

    • 著者名/発表者名
      Teruhiko Saito, Haruka Nishiyama, Kento Kawakita, Michael Nechayev, Benjamin Kriegel, Hayato Tsurugi, John Arnold, Kazushi Mashima.
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 54 号: 12 ページ: 6004-6009

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.5b00812

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Salt-free Reduction of Base Transition Metal Compounds: Generation of Amorphous Ni Nanoparticles for Catalytic C―C Bond Formation2015

    • 著者名/発表者名
      Taiga Yurino, Yohei Ueda, Yoshiki Shimizu, Shinji Tanaka, Haruka Nishiyama, Hayato Tsurugi, Kazuhiko Sato, Kazushi Mashima
    • 雑誌名

      Angewande Chemie International Eddition

      巻: 54 号: 48 ページ: 14437-14441

    • DOI

      10.1002/anie.201507902

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 1,4-Bis(trimethylsilyl)-1,4-diaza-2,5-cyclohexadienes as Strong Salt-Free Reductants for Generating Low-Valent Early Transition Metals with Electron-Donating Ligands2014

    • 著者名/発表者名
      Teruhiko Saito, Haruka Nishiyama, Hiromasa Tanahashi, Kento Kawakita, Hayato Tsurugi, Kazushi Mashima
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 136 ページ: 5161-5170

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Hydrodehalogenation Reactions of Haloalkanes Catalyzed by Niobium Complexes Bearing α-Diimine Ligands2017

    • 著者名/発表者名
      西山悠
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Mechanistic Study for Radical Addition Reactions Catalyzed by Niobium Complexes bearing α-Diimine Ligands2017

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nishiyama
    • 学会等名
      Osaka / Aachen (Seleca) joint symposium
    • 発表場所
      ウェスティンホテル淡路(兵庫県淡路市)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanistic Study for Radical Addition and Hydrodehalogenation Reactions Catalyzed by Niobium Complexes bearing α-Diimine Ligands2016

    • 著者名/発表者名
      西山悠
    • 学会等名
      第66回錯体化学討論会
    • 発表場所
      福岡大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-09-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Radical addition and hydrodehalogenation reactions catalyzed by niobium and tantalum complexes bearing α-diimine ligand2016

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nishiyama
    • 学会等名
      27th International Conference on Organometallic Chemistry 2016 (ICOMC)
    • 発表場所
      コンベンションセンター(オーストラリア、メルボルン)
    • 年月日
      2016-07-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ジアザジエン配位子を有するニオブ錯体を触媒としたラジカル種の発生を伴う反応機構検討2016

    • 著者名/発表者名
      西山悠、劔隼人、真島和志
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学(京都)
    • 年月日
      2016-03-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Catalytic radical addition and hydrodehalogenation reactions by niobium and tantalum complexes having 1,4-diaza-1,3-butadiene ligands2015

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nishiyama, Hayato Tsurugi, Kaushi Mashima
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • 発表場所
      ハワイ(アメリカ)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 1,4-ジアザ―1,3-ブタジエン配位子を有する5族遷移金属錯体を触媒としたラジカル付加反応および脱ハロゲン化-水素化反応2015

    • 著者名/発表者名
      西山悠、劔隼人、真島和志
    • 学会等名
      第65回錯体化学討論会
    • 発表場所
      奈良女子大学
    • 年月日
      2015-09-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and Transformation of Tungsten Alkylidyne Complexes Bearing Sulfur- and Oxygen-containing Tetradentate Ligand2015

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nishiyama, Hayato Tsurugi, Kaushi Mashima
    • 学会等名
      Aachen-Osaka Synposium
    • 発表場所
      アーヘン工科大学(ドイツ)
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metal–Ligand Cooperativity in Radical Addition Reaction Catalyzed by Niobium and Tantalum Complexes2015

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nishiyama, Hayato Tsurugi, Kaushi Mashima
    • 学会等名
      18th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis
    • 発表場所
      バルセロナ(スペイン)
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanistic Study for Radical Addition Reaction Catalyzed by Niobium and Tantalum Complexes with N,N’-Diaryl-1,4-diaza-1,3-butadiene Ligands2015

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nishiyama, Teruhiko Saito, Hayato Tsurugi, Kazushi Mashima
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      2015-03-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and Reactivity of Tungsten Alkylidyne Complexes Bearing Sulfur- and Oxygen-containing Tetradentate Ligand2015

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nishiyama, Keishi Yamamoto, Hideaki Ikeda, Jun Okuda, Kazushi Mashima
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Catalytic Radical Reaction Catalyzed by Niobium and Tantalum Complexes bearing α-Diimine Ligands2014

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nishiyama, Teruhiko Saito, Hayato Tsurugi, Kazushi Mashima
    • 学会等名
      1st International Symposium on Interactive Materials Science Cadet Program (iSIMSC-1)
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク
    • 年月日
      2014-11-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Radical Addition and Hydrodehalogenation Reactions Catalyzed by Niobium and Tantalum Complexes with α-Diimine Ligands2014

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nishiyama, Teruhiko Saito, Hayato Tsurugi, Kazushi Mashima
    • 学会等名
      第64回錯体化学討論会
    • 発表場所
      中央大学
    • 年月日
      2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Catalytic Radical Reaction Catalyzed by Niobium and Tantalum Complexes with α-Diimine Ligands2014

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nishiyama, Teruhiko Saito, Hayato Tsurugi, Kazushi Mashima
    • 学会等名
      Aachen (Seleca)/Osaka joint symposium
    • 発表場所
      アーヘン工科大学 (ドイツ)
    • 年月日
      2014-09-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 1-Metyl-3,6-bis(trimethylsilyl)-1,4-cyclohexadiene as a Hydrogen Atom Donor for Hydrodehalogenation Catalyzed by Group 5 Metal Complexes with Ene-diamido Ligands2014

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nishiyama, Teruhiko Saito, Hayato Tsurugi, Kazushi Mashima
    • 学会等名
      2nd International Symposium on C-H Activation (ISCHA)
    • 発表場所
      レンヌ第一大学 (フランス)
    • 年月日
      2014-07-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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