ポルフィリンを配位子に持つ遷移金属錯体上での窒素分子の活性化反応の開拓

• 研究課題/領域番号: 16655037
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 合成化学
• 研究機関: 東京大学 (2005); 京都大学 (2004)
• 研究代表者: 西林 仁昭 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (40282579)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円); 2005年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 2004年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: ポルフィリン / 配位子 / 多核錯体 / ロジウム / ヒドロシリル化 / 触媒反応 / 有機合成 / 光応答性

研究概要

研究代表者は次世代を担う触媒的な窒素固定法の開発を最終目的として研究を行っている。この研究の一環として、光応答性部位であるポルフィリンに着目し、ポルフィリンを補助配位子とする窒素錯体の合成と反応性に関する検討を着想するに至った。即ち、ポルフィリン配位子によって捕集された光エネルギーを中心金属に移動させて、配位窒素分子の還元反応に必要なエネルギーに変換することができれば、触媒的な窒素固定が達成可能であると期待される。本研究では、ポルフィリン部位を有する配位子として遷移金属がポルフィリンの近傍に二座で配位することが可能な配位子を設計し、この配位子を有する遷移金属錯体の合成を行い、さらには、この新規な遷移金属錯体に窒素分子を配位させて、対応する窒素錯体の合成を行い、これらの錯体の反応性を詳細に検討し、窒素固定反応を行うことが最終目標である。
前年度に得た知見に基づき、超分子窒素錯体の光などの外部環境や外部刺激に対する応答能を検討し、窒素固定反応の触媒化を詳細に検討した。また、昨年度までに合成に成功しているポルフィリン部位を有する配位子を種々の触媒活性を示すロジウム、イリジウム、ルテニウムなどの後周期遷移金属の補助配位子として用いて対応する錯体の合成に成功した。さらに、合成に成功した錯体を用いた様々な新しい反応性の検討を行った。特に光に代表される外部刺激に対する応答能を詳細に検討した。ケトン・イミン類のヒドロシリル化や水素移動型反応による還元反応を取り上げて検討を行ったが、期待された光応答性は観測されなかった。また、ポルフィリンの中心金属を代表的な亜鉛から、ニッケルやコバルトなどの遷移金属へと変えた新規配位子の合成に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Ruthenium-Catalyzed Propargylic Substitution Reactions of Propargylic Alcohols with Oxygen-Nitrogen-, and Phosphorus-, Centered Nucleophiles (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Nishibayashi et al.
  • 雑誌名: Chemistry-A European Journal ページ: 1433-1451
• [雑誌論文] Asymmetric Carboselenenylation Reaction of Alkenes with Aromatic Compounds (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Okamoto et al.
  • 雑誌名: Angew.Chem., Int.Ed. 44 ページ: 3588-3591
• [雑誌論文] A Novel Method for the Preparation of Enantiomerically Pure Propargylic Substituted Compounds (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Nishibayashi et al.
  • 雑誌名: Organometallics 24 ページ: 4106-4109
• [雑誌論文] Preparation of Dicationic Chalcogenolate-Bridged Diruthenium Complexes and Their Dual Catalytic Activity toward Reactions between Propargylic Alcohols and Acetone (2005)
  • 著者名/発表者名: G.Onodera et al.
  • 雑誌名: Organometallics 24 ページ: 5799-5801
• [雑誌論文] Ruthenium-Catalyzed Asymmetric Propargylic Substitution Reaction of Propargylic Alcohols with Acetone (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Inada et al.
  • 雑誌名: Angew.Chem., Int.Ed. 44 ページ: 7715-7717
• [雑誌論文] Synergistic Dimetallic Effects in Propargylic Substitution Reaction Catalyzed by Thiolate-bridged Diruthenium Complex (2005)
  • 著者名/発表者名: S.C.Ammal et al.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 127 ページ: 9428-9438
• [雑誌論文] Ruthenium-Catalyzed Cycloaddition between Propargylic Alcohols and Cyclic 1,3-Dicarbonyl Compounds via Allenylidene Intermediates (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Nishibayashi et al.
  • 雑誌名: J.Org.CHem. 69 ページ: 3408-3412
• [雑誌論文] Synthesis of Dinuclear Complexes Bearing Metalloporphyrin-Phosphine Hybrid Ligand and Their Catalytic Activity toward Hydrosilylation of Ketones (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Saito et al.
  • 雑誌名: Organometallics 23 ページ: 4012-4017
• [雑誌論文] Ruthenium-Catalyzed Allylation of Aromatic Compounds and Allylic Ether Formation (2004)
  • 著者名/発表者名: G.Onodera et al.
  • 雑誌名: Organometallics 23 ページ: 5841-5848
• [雑誌論文] Preparation of Alkanechalcogenolate-and Benzenechalcogenolate-Bridged Diruthenium Complexes and Their Catalytic Activities toward Propargylation of Acetone with Proparg (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Nishibayashi et al.
  • 雑誌名: Organometallics 23 ページ: 5100-5103
• [雑誌論文] Ruthenium-and Platinum-Catalyzed Sequential Reactions : Selective Synthesis of Fused Polycyclic Compounds from Propargylic Alcohols and Alkenes (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Nishibayashi et al.
  • 雑誌名: J.Am.CHem.Soc. 126 ページ: 16066-16072
• [雑誌論文] Ruthenium-and Gold-Catalysed Sequential Reactions : a Straightforward Synthesis of Substituted Oxazoles from Propargylic Alcohols and Amides (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Nishibayashi et al.
  • 雑誌名: Chem.Commun. ページ: 2712-2713