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第一周期遷移金属の高度利用のための触媒設計と高難度分子変換反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H04877
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 合成化学
研究機関東京大学 (2020-2022)
北海道大学 (2017-2019)

研究代表者

岩井 智弘  東京大学, 大学院総合文化研究科, 講師 (30610729)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
23,920千円 (直接経費: 18,400千円、間接経費: 5,520千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2018年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワード第一周期遷移金属 / 不均一系触媒 / 均一系触媒 / ホスフィン / ビピリジン / カップリング / 拡張π共役系 / 可視光レドックス触媒 / メタラフォトレドックス触媒 / シクロデキストリン / 連結型ロタキサン / ポリスチレン / 触媒 / 配位子 / ニッケル / 交差求電子剤カップリング / フッ化アリール / ホスフィンオキシド / 芳香族求核置換反応 / 固定化 / ビスホスフィン / イリジウム / 水素移動型還元反応 / 脱水素化反応 / 銅 / 酸フッ化物 / クロスカップリング / 触媒設計
研究成果の概要

第一周期遷移金属の有機合成への高度利用を目的として、固体や分子の特性を活かした反応場設計に基づく高活性触媒の開発に取り組んだ。選択的な金属モノキレート配位を特徴とするポリスチレン架橋ビスホスフィン PS-DPPBz からなる不均一系ニッケル触媒を用いて、塩化アリールとアルキルリチウムとの高効率カップリングや、アリールカルバメートの脱炭酸を経る新規アニリン合成法を開発した。また、ニッケル触媒一電子移動型カップリングを促進するダンベル型ビピリジン配位子を新たに設計・合成し、臭化アリールと臭化アルキルとの交差求電子剤カップリングでその有効性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

第一周期遷移金属は地球上に豊富に存在することから、環境調和型有機合成の観点で魅力的であるが、凝集や不均化によって失活しやすく、その利用には制限があった。本研究では、固体や分子の特性を活かした反応場設計に基づく第一周期遷移金属触媒の高活性化を達成し、既存系を凌駕する高効率反応や新規分子変換反応の開発に成功した。本成果は、物質生産技術の基礎となる有機合成化学・触媒化学分野の一層の発展に寄与するものである。

報告書

(6件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 4件、 招待講演 15件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Irradiation with UV Light Accelerates the Migita?Kosugi?Stille Coupling Reaction in Air2022

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Takumi、Murata Mako、Masai Hiroshi、Iwai Tomohiro、Terao Jun
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 51 号: 2 ページ: 124-126

    • DOI

      10.1246/cl.210665

    • NAID

      130008161615

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Hollow-shaped Caged Triarylphosphine: Synthesis, Characterization and Applications to Gold(I)-catalyzed 1,8-Enyne Cycloisomerization2021

    • 著者名/発表者名
      Iwai Tomohiro、Goto Yuto、You Zhensheng、Sawamura Masaya
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 号: 6 ページ: 1236-1239

    • DOI

      10.1246/cl.210176

    • NAID

      130008053391

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phosphinylation of Non‐activated Aryl Fluorides through Nucleophilic Aromatic Substitution at the Boundary of Concerted and Stepwise Mechanisms2021

    • 著者名/発表者名
      You Zhensheng、Higashida Kosuke、Iwai Tomohiro、Sawamura Masaya
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 60 号: 11 ページ: 5778-5782

    • DOI

      10.1002/anie.202013544

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dumbbell‐Shaped 2,2’‐Bipyridines: Controlled Metal Monochelation and Application to Ni‐Catalyzed Cross‐Couplings2020

    • 著者名/発表者名
      Kim Yongjoon、Iwai Tomohiro、Fujii Sho、Ueno Kosei、Sawamura Masaya
    • 雑誌名

      Chemistry ? A European Journal

      巻: 27 号: 7 ページ: 2289-2293

    • DOI

      10.1002/chem.202004053

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ir-Catalyzed Reversible Acceptorless Dehydrogenation/Hydrogenation of N-Substituted and Unsubstituted Heterocycles Enabled by a Polymer-Cross-Linking Bisphosphine2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Deliang、Iwai Tomohiro、Sawamura Masaya
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 22 号: 13 ページ: 5240-5245

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c01905

    • NAID

      120007053061

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Iridium-Catalyzed Alkene-Selective Transfer Hydrogenation with 1,4-Dioxane as Hydrogen Donor2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang Deliang、Iwai Tomohiro、Sawamura Masaya
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 21 号: 15 ページ: 5867-5872

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b01989

    • NAID

      120006869882

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nickel‐Copper‐Catalyzed Hydroacylation of Vinylarenes with Acyl Fluorides and Hydrosilanes2019

    • 著者名/発表者名
      Ueda Yusuke、Iwai Tomohiro、Sawamura Masaya
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 25 号: 40 ページ: 9410-9414

    • DOI

      10.1002/chem.201900822

    • NAID

      120006844535

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nickel-Catalyzed Decarboxylation of Aryl Carbamates for Converting Phenols into Aromatic Amines2019

    • 著者名/発表者名
      Nishizawa Akihiro、Takahira Tsuyoshi、Yasui Kosuke、Fujimoto Hayato、Iwai Tomohiro、Sawamura Masaya、Chatani Naoto、Tobisu Mamoru
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141 号: 18 ページ: 7261-7265

    • DOI

      10.1021/jacs.9b02751

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Polystyrene‐Cross‐Linking Tricyclohexylphosphine: Synthesis, Characterization and Applications to Pd‐Catalyzed Cross‐Coupling Reactions of Aryl Chlorides2019

    • 著者名/発表者名
      Arashima Junya、Iwai Tomohiro、Sawamura Masaya
    • 雑誌名

      Chemistry - An Asian Journal

      巻: 14 号: 3 ページ: 411-415

    • DOI

      10.1002/asia.201801651

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heterogeneous Nickel‐Catalyzed Cross‐Coupling between Aryl Chlorides and Alkyllithiums Using a Polystyrene‐Cross‐Linking Bisphosphine Ligand2019

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Yuki、Arima Nozomi、Iwai Tomohiro、Sawamura Masaya
    • 雑誌名

      Advanced Synthesis & Catalysis

      巻: 361 号: 10 ページ: 2250-2254

    • DOI

      10.1002/adsc.201801713

    • NAID

      120006798317

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nickel-catalyzed amination of aryl fluorides with primary amines2018

    • 著者名/発表者名
      Harada Tomoya、Ueda Yusuke、Iwai Tomohiro、Sawamura Masaya
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 号: 14 ページ: 1718-1721

    • DOI

      10.1039/c7cc08181b

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polystyrene-Cross-Linking Ortho-Substituted Triphenylphosphines: Synthesis, Coordination Properties, and Application to Pd-Catalyzed Cross-Coupling of Aryl Chlorides2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Iwai, Kiichi Asano, Tomoya Harada, Masaya Sawamura
    • 雑誌名

      Bulletine of Chemical Society of Japan

      巻: 90 号: 8 ページ: 943-949

    • DOI

      10.1246/bcsj.20170141

    • NAID

      130005973622

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 固体材料と金属錯体のハイブリッド化による機能性不均一系触媒の開発2022

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘
    • 学会等名
      ハイブリッド触媒 若手道場Online
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 固体-分子ハイブリッド系による触媒デザイン2022

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘
    • 学会等名
      第130回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 連結型ロタキサン構造を有する被覆π共役ビピリジン-金属錯体の合成と光物性2022

    • 著者名/発表者名
      安部慎祐・宮岸拓路・正井宏・滝沢進也・岩井智弘・寺尾潤
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 連結型ロタキサン構造を有する窒素系二座配位子の合成2021

    • 著者名/発表者名
      安部 慎祐・宮岸 拓路・正井 宏・岩井 智弘・寺尾 潤
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Acceleration Effect of Migita-Kosugi-Stille Coupling Reaction by UV-Irradiation2021

    • 著者名/発表者名
      Takumi Ishikawa, Mako Murata, Hiroshi Masai, Tomohiro Iwai, Jun Terao
    • 学会等名
      The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 固相多点担持ホスフィン配位子の設計・合成・触媒機能2021

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会 若い世代の特別講演会(オンライン)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 固体および分子の空間特性を活かした遷移金属錯体触媒の設計2021

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘
    • 学会等名
      第37回有機合成化学セミナー(オンライン)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シリカまたはポリスチレンと第3級ホスフィンの機能融合に基づく金属錯体触媒の設計2019

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘
    • 学会等名
      第23回ケイ素化学協会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multipoint Solid-Supported Phosphine Ligands for Active Site Isolation2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Iwai
    • 学会等名
      Hokkaido mini-Symposium by Young Generations in Asia
    • 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] 固体と分子の融合による触媒デザイン2019

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘
    • 学会等名
      第52回有機金属若手の会 夏の学校
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 空間制御に基づく配位子設計と触媒開発2019

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘
    • 学会等名
      分子環境相関論オータムセミナー2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 触媒の可能性を拓く反応場デザイン2019

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘
    • 学会等名
      第86回フロンティア材料研究所講演会「高機能材料・触媒による反応場制御」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ポリスチレン架橋ビスホスフィン配位子を用いたニッケル触媒村橋カップリング反応2018

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘・山﨑勇輝・有馬望・澤村正也
    • 学会等名
      第122回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 配位子づくりに魅せられて;金属錯体反応場の精密設計に基づく触媒機能の創出2018

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘
    • 学会等名
      平成30年度第1回有機金属若手研究者の会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multipoint Solid-Supported Phosphine Ligands for Efficient Organometallic Catalysis2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Iwai
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会 (2018) アジア国際シンポジウム
    • 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] 反応場の特性を活かした高活性金属錯体触媒の設計2018

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘
    • 学会等名
      平成29年度 日本化学会北海道支部奨励賞 受賞講演
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 固相担体の特性を活かした高活性金属錯体触媒の創製2017

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘
    • 学会等名
      2017年度 触媒学会北海道支部 札幌講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 固相多点担持法による高活性金属錯体触媒の設計開発2017

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘
    • 学会等名
      第1回産総研化学研究シンポジウム「夢見る30代化学者たちの挑戦」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 第一級アミンによるフッ化アリールのニッケル触媒アミノ化反応2017

    • 著者名/発表者名
      岩井智弘・原田友哉・澤村正也
    • 学会等名
      第120回触媒討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Polystyrene-Cross-Linking Phosphine Ligands for Producing Highly Active Metal Catalysts2017

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Iwai
    • 学会等名
      International Symposium on Pure & Applied Chemistry (ISPAC) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 北海道大学大学院理学研究院化学部門 有機金属化学研究室

    • URL

      https://wwwchem.sci.hokudai.ac.jp/~orgmet/index.php?id=1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [備考] 北海道大学大学院理学研究院化学部門 有機金属化学研究室

    • URL

      https://wwwchem.sci.hokudai.ac.jp/~orgmet/index.php?id=1

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] ビピリジン骨格を有する配位子、それを含む錯体及びそれを含む触媒2020

    • 発明者名
      澤村正也,岩井智弘,金容俊
    • 権利者名
      澤村正也,岩井智弘,金容俊
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2024-01-30  

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