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ルイス酸によるSi-H結合活性化メカニズムの包括的理解に向けた理論的検討

研究課題

研究課題/領域番号 17K05795
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 有機化学
研究機関東邦大学 (2018-2019)
星薬科大学 (2017)

研究代表者

坂田 健  東邦大学, 薬学部, 教授 (90328922)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード量子化学計算 / ルイス酸 / 相互作用エネルギー / Si-C結合活性化 / DFT計算 / ルイス酸触媒 / ルイス酸性 / Si-H結合活性化
研究成果の概要

ルイス酸によるシランのSi-H結合活性化に関して、量子化学的な理解を目的として研究をおこなった。B(C6F5)3 によるヒドロシリル化反応では、まずη1 型のコンプレックスを生成することで Si-H 結合を活性化するメカニズムであることがすでに見いだされていた。そこで、2分子からなる相互作用系に対して相互作用エネルギーに基づいて各原子に働く力や平衡構造における力の定数を分割する手法を開発し、その手法をB(C6F5)3とシランからなるη1 型コンプレックスに適用することで、2つの分子間の相互作用にはどのような特徴があるのか検討をおこなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

d電子の存在にともない多彩な結合活性化をもたらす遷移金属錯体触媒に対して、s, p軌道のみが関与する典型元素ルイス酸触媒は、一見その機能が限られているようにみえるが、嵩高いルイス酸・ルイス塩基対や、複合酸触媒といった新しいコンセプトが最近でも次々と提案されているように、今なお注目すべき触媒であり、さらなるブレークスルーを生み出すためには、実験化学的・理論化学的両面から多様なルイス酸について精密な検討を施していく必要がある。本研究は、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを中心としたルイス酸に関する理解を深める意義を有する。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Roles of Lewis Acid Catalysts in Diels-Alder Reactions between Cyclopentadiene and Methyl Acrylate2020

    • 著者名/発表者名
      K. Sakata and H. Fujimoto
    • 雑誌名

      Chemistry Open

      巻: 9 号: 6 ページ: 662-666

    • DOI

      10.1002/open.202000112

    • 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
  • [雑誌論文] Regioselectivity in the Iridium-Catalyzed [2 + 2 + 2] Cycloaddition of Unsymmetrical α,ω-Diynes with Nitrile: A DFT Study2020

    • 著者名/発表者名
      K.Sakata, S. Shimada, and R. Takeuchi
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 39 号: 11 ページ: 2091-2101

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.0c00152

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ruthenium-Catalysed Oxidative Conversion of Ammonia into Dinitrogen2019

    • 著者名/発表者名
      Kaunari Nakajima, Hiroki Toda, Ken Sakata, Yoshiaki Nishibayashi
    • 雑誌名

      Nature Chemistry

      巻: 11 号: 8 ページ: 702-709

    • DOI

      10.1038/s41557-019-0293-y

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Copper-catalyzed [3+2] cycloaddition reactions of isocyanoacetates with phosphaalkynes to prepare 1,3-azaphospholes2019

    • 著者名/発表者名
      W. Liang, K. Nakajima*, K. Sakata*, Y. Nishibayashi*
    • 雑誌名

      Angew. Chem., Int. Ed.

      巻: 58 号: 4 ページ: 1168-1173

    • DOI

      10.1002/anie.201812779

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Force Constant Decomposition for Penta-coordinated XCH3Cl2- (X=C, Si, Ge) Structures2018

    • 著者名/発表者名
      K. Sakata
    • 雑誌名

      J. Comput. Chem.

      巻: - 号: 20 ページ: 1544-1550

    • DOI

      10.1002/jcc.25226

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] UVA- and visible light-mediated generation of carbon radicals from organochlorides using non-metal photocatalyst2018

    • 著者名/発表者名
      R. Matsubara, T. Yabuta, U. Md Idros, M. Hayashi, F. Ema, Y. Kobori, K. Sakata
    • 雑誌名

      J. Org. Chem.

      巻: 83 号: 16 ページ: 9381-9390

    • DOI

      10.1021/acs.joc.8b01306

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism and Reactivity of Catalytic Propargylic Substitution Reactions via Metal-Allenylidene Intermediates: A Theoretical Perspective2018

    • 著者名/発表者名
      K. Sakata, Y. Nishibayashi
    • 雑誌名

      Catal. Sci. Technol.

      巻: 8 号: 1 ページ: 12-25

    • DOI

      10.1039/c7cy01382e

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic Activity of Thiolate-Bridged Diruthenium Complexes Bearing Pendent Ether Moieties toward Oxidation of Molecular Dihydrogen2017

    • 著者名/発表者名
      M. Yuki, K. Sakata, S. Kikuchi, H. Kawai, T. Takahashi, M. Ando, K. Nakajima, and Yoshiaki Nishibayashi
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 23 号: 5 ページ: 1007-1012

    • DOI

      10.1002/chem.201604974

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stereoselective Synthesis of Tetrasubstituted Alkenes via Cp*CoIII-Catalyzed C-H Alkenylation/Directing Group Migration Sequence2017

    • 著者名/発表者名
      H. Ikemoto, R. Tanaka, K. Sakata, M. Kanai, T. Yoshino, and S. Matsunaga
    • 雑誌名

      Angew. Chem., Int. Ed.

      巻: 56 号: 25 ページ: 7156-7160

    • DOI

      10.1002/anie.201703193

    • NAID

      120006473601

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cp*CoIII-Catalyzed C-H Alkenylation/Annulation Reactions of Indole with Alkynes: A DFT Study2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sakata, M. Eda, Y. Kitaoka, T. Yoshino, and S. Matsunaga
    • 雑誌名

      J. Org. Chem.

      巻: 82 号: 14 ページ: 7379-7387

    • DOI

      10.1021/acs.joc.7b01047

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dicationic Thiolate-Bridged Diruthenium Complexes for Catalytic Oxidation of Molecular Dihydrogen2017

    • 著者名/発表者名
      M. Yuki, K. Sakata, K. Nakajima, S. Kikuchi, H. Sekine, H. Kawai, Y. Nishibayashi
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 36 号: 22 ページ: 4499-4509

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.7b00764

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Ruthenium-Catalyzed Oxidation Reactions of Dihydrogen and Ammonia: DFT Study2019

    • 著者名/発表者名
      Ken Sakata, Kazunari Nakajima, and Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      The 10th Conference of the Asian Consortium of Computational Materials Science (ACCMS-10)
    • 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] ルテニウム触媒を用いたアンモニア酸化反応に関するDFT計算2019

    • 著者名/発表者名
      坂田 健,戸田 広樹,中島 一成,西林 仁昭
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ルテニウム触媒を用いたアンモニア酸化反応に関する量子化学的研究2019

    • 著者名/発表者名
      坂田 健,戸田 広樹,中島 一成,西林 仁昭
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] DFT Study on Oxidation Reaction of Molecular Dihydrogen Catalyzed by Dicationic Thiolate-Bridged Diruthenium Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Ken Sakata, Masahiro Yuki, Kazunari Nakajima and Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      28th International Conference on Organometallic Chemistry (ICOMC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 硫黄架橋二核ルテニウム錯体を用いた触媒的水素分解反応におけるアルキル基の効果に関するDFT計算2018

    • 著者名/発表者名
      坂田 健,菊池 将馬,結城 雅弘,中島 一成,西林 仁昭
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 相互作用系における力の定数の解析2018

    • 著者名/発表者名
      坂田 健
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ルイス酸触媒を用いたディールス-アルダー反応に関する量子化学的再検討2017

    • 著者名/発表者名
      坂田 健
    • 学会等名
      第28回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ペンダントエーテルを有する硫黄架橋二核ルテニウム錯体を用いた水素分解反応に関するDFT計算2017

    • 著者名/発表者名
      坂田 健,菊池 将馬,結城 雅弘,中島 一成,西林 仁昭
    • 学会等名
      第20回理論化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] DFT Study of Cp*CoIII-Catalyzed C-H Alkenylation/Annulation Reactions of Indoles with Alkynes2017

    • 著者名/発表者名
      Ken Sakata, Masami Eda, Yuri Kitaoka, Tatsuhiko Yoshino, and Shigeki Matsunaga
    • 学会等名
      11th Triennial Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists (WATOC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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