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銅錯体による分子状酸素活性化の精密制御と応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H03031
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機化学
研究機関大阪大学

研究代表者

伊東 忍  大阪大学, 工学研究科, 教授 (30184659)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
キーワード銅錯体 / 酸素の活性化 / 活性酸素錯体 / 酸化反応 / 反応性制御 / 反応機構 / 多座配位子 / 反応制御 / アルカンの触媒的酸化 / 炭化水素の酸化 / 分子状酸素の活性化 / 構造制御
研究成果の概要

本研究では「銅錯体による分子状酸素の活性化とその精密制御」をめざし、様々な配位子を用いて銅-酸素の化学について系統的に検討し以下のような研究成果を得た。
(1)環状ジアミン骨格を有するN3系三座配位子およびN4系四座配位子を用いた銅-酸素錯体の反応制御機構を解明した。(2)新規なN3系三座配位子を用いた新規四面体型銅錯体の創成と反応挙動の解明を行った。(3)嵩高い置換基を有する三脚型四座配位子を用いた銅-活性酸素錯体の構造制御機構を明らかにした。(4)新規な単核銅活性中心の創成をめざした配位子設計を達成し、酵素機能解明なために必要な基礎的データを収集した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

銅錯体による酸素の活性化は、銅含有酸化酵素や、銅を触媒とする様々な有機合成反応における重要なプロセスであり、錯体化学、生物無機化学、触媒化学、有機合成化学などの広い分野で活発に研究が展開されてきた。各銅-活性酸素錯体の構造、物理化学的特性、反応性などについては生物無機化学や錯体化学の分野で活発に検討が加えられてきたが、それらの生成制御機構に関しては系統的な検討が殆ど成されてきておらず、不明な点が多く残されている。本研究では、様々な配位子を用いて銅-活性酸素錯体の生成機構の解明や反応性の制御を達成するものであり、酵素機能の解明や新しい酸化触媒の開発に繋がるものとしてその意義は大きい。

報告書

(4件)
  • 2020 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 8件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 16件、 招待講演 16件) 図書 (4件)

  • [国際共同研究] Heidelberg University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Heidelberg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Heinrich-Heine Universitat Dusseldorf/Institut fur Bio- und Geowissenschaften(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Controlling Reactivity of Copper(II) Acylperoxide Complexes2021

    • 著者名/発表者名
      Yuma Morimoto, Makito Kawai, Aya Nakanishi, Hideki Sugimoto, and Shinobu Itoh
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 60 号: 12 ページ: 8554-8565

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.1c00475

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cupin Variants as a Macromolecular Ligand Library for Stereoselective Michael Addition of Nitroalkanes2020

    • 著者名/発表者名
      Fujieda Nobutaka、Ichihashi Haruna、Yuasa Miho、Nishikawa Yosuke、Kurisu Genji、Itoh Shinobu
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: in 号: 20 ページ: 7717-7720

    • DOI

      10.1002/anie.202000129

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Modelling ‘Histidine Brace’ Motif in Mononuclear Copper Monooxygenases2020

    • 著者名/発表者名
      Arisa Fukatsu, Yuma Morimoto, Hideki Sugimoto and Shinobu Itoh*
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 56 号: 38 ページ: 5123-5126

    • DOI

      10.1039/d0cc01392g

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Theoretical Rationalization in the Equilibrium between (μ-η2:η2-Peroxido)CuIICuII and Bis(μ-oxido)CuIIICuIII Complexes: Effects of Distances between Nitrogen Atoms in Diamine Frameworks2020

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Abe, Yoshihito Shiota, Shinobu Itoh, and Kazunari Yoshizawa*
    • 雑誌名

      Dalton Trans.

      巻: 2020 号: 20 ページ: 6710-6717

    • DOI

      10.1039/d0dt01001d

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Copper‐oxygen Dynamics in Tyrosinase Mechanism2020

    • 著者名/発表者名
      Fujieda Nobutaka、Umakoshi Kyohei、Ochi Yuta、Nishikawa Yosuke、Yanagisawa Sachiko、Kubo Minoru、Kurisu Genji、Itoh Shinobu
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: - 号: 32 ページ: 13385-13390

    • DOI

      10.1002/anie.202004733

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization and Reactivity of a Tetrahedral Copper(II) Alkylperoxido Complex2019

    • 著者名/発表者名
      Ikuma Shimizu, Yuma Morimoto, Gunasekaran Velmurugan, Tulika Gupta, Sayantan Paria, Takehiro Ohta, Hideki Sugimoto, Takashi Ogura, Peter Comba, Shinobu Itoh
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 25 号: 47 ページ: 11157-11165

    • DOI

      10.1002/chem.201902669

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cupric-superoxide complex that induces a catalytic aldol reaction-type C-C bond formation2019

    • 著者名/発表者名
      T. Abe, Y. Hori, Y. Shiota, T. Ohta, Y. Morimoto, H. Sugimoto, T. Ogura, K. Yoshizawa, and S. Itoh
    • 雑誌名

      Communications Chemistry

      巻: 2 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1038/s42004-019-0115-6

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure and Reactivity of Copper Complexes Supported by a Bulky Tripodal N4 Ligand: Copper(I)/Dioxygen Reactivity and Formation of a Hydroperoxide Copper(II) Complex2018

    • 著者名/発表者名
      S. Paria, T. Ohta, Y. Morimoto, H. Sugimoto, T. Ogura, and S. Itoh
    • 雑誌名

      Zeitschrift fur Anorganische und Allgemeine Chemie

      巻: 644 号: 14 ページ: 780-790

    • DOI

      10.1002/zaac.201800083

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Copper(I)-Dioxygen Reactivity in an Isolated Cavity of Nanoscale Molecular Architecture2018

    • 著者名/発表者名
      Sayantan Paria, Yuma Morimoto, Takehiro Ohta, Hideki Sugimoto, Nobutaka Fujieda, Takashi Ogura, and Shinobu Itoh*
    • 雑誌名

      Eur. J. Inorg. Chem.

      巻: 2018 号: 19 ページ: 1976-1983

    • DOI

      10.1002/ejic.201800029

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 2-(2-Pyridyl)ethylamine (Pye) Ligands in Copper(I)-dioxygen Chemistry2018

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh, Tsukasa Abe, Yuma Morimoto, and Hideki Sugimoto
    • 雑誌名

      Inorg. Chim. Acta

      巻: 印刷中 ページ: 38-46

    • DOI

      10.1016/j.ica.2017.09.017

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 銅錯体を用いた電気化学的酸素還元反応2018

    • 著者名/発表者名
      朝日将史, 山崎眞一, 伊東 忍, 五百蔵勉
    • 雑誌名

      触媒

      巻: 60 ページ: 333-339

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure and oxygen reduction reaction (ORR) activity of copper(II) complexes of pyridylmethylamine ligands containing a carboxy group2018

    • 著者名/発表者名
      Asahi Masafumi、Yamazaki Shin-ichi、Morimoto Yuma、Itoh Shinobu、Ioroi Tsutomu
    • 雑誌名

      Inorganica Chimica Acta

      巻: 471 ページ: 91-98

    • DOI

      10.1016/j.ica.2017.10.031

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] (1)Tyrosinases in organic chemistry: a versatile tool for the α-arylation of β-dicarbonyl compounds2018

    • 著者名/発表者名
      Roxanne Krug, Dennis Schder, Jan Gebauer, Sanel Suljic;, Yuma Morimoto, Nobutaka Fujieda, Shinobu Itoh, and Jorg Pietruszka
    • 雑誌名

      Euro. J. Org. Chem.

      巻: 2018 号: 15 ページ: 1789-1796

    • DOI

      10.1002/ejoc.201800188

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Geometric Effects on O-O Bond Scission of Copper(II)-alkylperoxide Complexes2017

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Abe, Yuma Morimoto, Kaoru Mieda, Hideki Sugimoto, Nobutaka Fujieda, Takashi Ogura, and Shinobu Itoh*
    • 雑誌名

      J. Inorg. Biochem.

      巻: 177 ページ: 375-383

    • DOI

      10.1016/j.jinorgbio.2017.08.016

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tetrahedral Copper(II) Complexes with a Labile Coordination Site Supported by a tris-Tetramethylguanidinato Ligand2017

    • 著者名/発表者名
      Ikuma Shimizu, Yuma Morimoto, Dieter Faltermeier, Marion Kerscher, Sayantan Paria, Tsukasa Abe, Hideki Sugimoto, Nobutaka Fujieda, Kaori Asano, Takeyuki Suzuki, Peter Comba,* and Shinobu Itoh*
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 56 号: 16 ページ: 9634-9645

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.7b01154

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Catalytic Alkane Hydroxylation by Transition-metal/Acylperoxide Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh, Mayu Itoh, Yuma Morimoto, Hideki Sugimoto
    • 学会等名
      American Chemical Society National Meeting (Spring)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Geometric Control of Copper-Oxygen Chemistry2021

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] C-C Bond Formation Reaction Catalyzed by Cupric Superoxide Complex2019

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh, Tsukasa Abe, Yuta Hori, Yoshihito Shiota, Takehiro Ohta, Yuma Morimoto, Hideki Sugimoto, Takashi Ogura, and Kazunari Yoshizawa
    • 学会等名
      7th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Phenol Oxygenation Mechanism at Dinuclear Copper Site in Tyrosinase2019

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh
    • 学会等名
      12th China‐Japan Joint Symposium on Metal Cluster Compounds (CJJSMCC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New Insight into The Tyrosinase Mechanism2019

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh
    • 学会等名
      Korea-Taiwan-Japan Bioinorganic Chemistry Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Versataile Reactivity of Mononuclear Copper(II)-Superoxide Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh
    • 学会等名
      CuBICS 2018 (Copper Bioinorganic Chemistry Symposium)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reactivity of Mononuclear Copper(II)-Superoxide Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh
    • 学会等名
      Korea-Taiwan-Japan Bioinorganic Chemistry Symposium 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Catalytic Alkane Oxidation by Late Transition-metal Complexes Supported by Non-innocent Ligands2018

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh
    • 学会等名
      13th International Symposium on Activation of Dioxygen and Homogeneous Oxidation Catalysis (ADHOC)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Versatile Reactivity of Copper(II)-Superoxide Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh
    • 学会等名
      International Symposium on Recent Advances in Bioinspired Molecular Catalysis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unprecedented Reactivity of Mononuclear Copper(II)-superoxide Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh
    • 学会等名
      14th European Biological Inorganic Chemistry Conference (EuroBIC 14)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Catalytic Activity of Late Transition Metal Complexes Supported by Non-innocent Ligands in C(sp3)-H Bond oxidation2018

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh
    • 学会等名
      2018 Nankai International Symposium on Advanced Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New Insights into Tyrosinase Mechanis2018

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh
    • 学会等名
      9th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference (AsBIC-9)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ligand Non-innocence in Catalytic C(sp3)-H Bond Activation2017

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh
    • 学会等名
      2nd International Conference on Hydrgen Atom Transfer (iCHAT)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Copper-Dioxygen Chemistry. -From Modeling Studies to Enzymatic Reactions-2017

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh
    • 学会等名
      18th International Conference on Biological Inorganic Chemistry (ICBIC18)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] C(sp3)-H Bond Activation by Late Transition-metal Complexes Supported by Non-innocent Ligands2017

    • 著者名/発表者名
      Daiki Fujita, Mayu Itoh, Hideki Sugimoto, Yuma Morimoto, and Shinobu Itoh
    • 学会等名
      The 2nd Japan-US Bilateral Meeting on Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] C(sp3)-H Bond Hydroxylation by a Nickel Complex Supported by Non-innocent Ligands2017

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh, Mayu Itoh, Yuma Morimoto, Hideki Sugimoto
    • 学会等名
      11nd Japan-China Joint Symposium on Metal Cluster Compounds
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 生命金属ダイナミックス2021

    • 著者名/発表者名
      藤枝伸宇・伊東 忍
    • 総ページ数
      310
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860437060
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] CSJカレントレビュー(生体分子反応を制御するための無機化学)2020

    • 著者名/発表者名
      伊東 忍
    • 総ページ数
      200
    • 出版者
      化学同人
    • ISBN
      9784759813968
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] Comprehensive Coordination Chemistry 32020

    • 著者名/発表者名
      Shinobu Itoh and Hiroshi Fujii
    • 総ページ数
      1000
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      9780081026885
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] Structures, Functions, and Assembly of Tyrosinases and Hemocyanins2017

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Fujieda and Shinobu Itoh
    • 総ページ数
      500
    • 出版者
      John Wiley & Sons
    • ISBN
      9781119159834
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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