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遷移金属-典型金属結合上での基質活性化を鍵とする触媒反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K19082
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分33:有機化学およびその関連分野
研究機関九州大学

研究代表者

永島 英夫  九州大学, グリーンテクノロジー研究教育センター, 特任教授 (50159076)

研究分担者 田原 淳士  九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (50713145)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード非古典的結合活性化 / 遷移金属―典型金属結合 / ジシラメタラサイクル / ヒドロシラン / 均一系触媒反応 / 還元反応 / カルボニル化合物 / 遷移金属 / 典型金属 / 基質活性化 / 触媒反応 / 有機金属錯体
研究成果の概要

本研究では、触媒反応機構において、従来の常識である遷移金属上での基質活性化ではなく、遷移金属―典型金属結合上での基質活性化が新反応開発の鍵であることを、理論的、実験的研究で実証した。とくに、非古典的ケイ素―水素結合活性化を伴うルテニウムジシラメタラサイクル触媒によるカルボニル化合物の効率的ヒドロシリル化の成功に引き続き、イリジウムジシラメタラサイクル種におけるケイ素―水素結合の非古典的活性化が示唆された。これをもとに、アミドからエナミンへの変換反応を高い触媒効率、高い官能基選択性を実現し、π共役エナミンをドナーとした特異的な蛍光特性を持つドナー・アクセプター化合物の合成に展開した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

極めて高い触媒効率、反応選択性での触媒的有機・高分子合成反応は、低環境負荷での医農薬、機能性材料開発の鍵とされている。その実現には、新しい触媒、触媒反応設計概念の確立が求められる。本研究では、従来信じられてきた「反応基質の結合活性化は遷移金属上で起こる」触媒反応から、「結合活性化は遷移金属―典型金属上で起こる」触媒反応へのパラダイムシフトを理論的、実験的に実証し、その応用例として、イリジウム―ケイ素上で起こることが示唆されている、ケイ素―水素結合活性化がドナー・アクセプター型π共役エナミンを基盤とした新規蛍光材料合成に有用であることを示した。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] CNRS, LCC)(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Recent topics of iridium-catalyzed hydrosilylation of tertiary amides to silylhemiaminals2020

    • 著者名/発表者名
      A. Tahara, H. Nagashima
    • 雑誌名

      Tetrahedron Letters

      巻: 61 号: 4 ページ: 151423-151431

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2019.151423

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Study on the Rhodium-Catalyzed Hydrosilylation of C=C and C=O Double Bonds with Tertiary Silane2019

    • 著者名/発表者名
      Zhao Liming、Nakatani Naoki、Sunada Yusuke、Nagashima Hideo、Hasegawa Jun-ya
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 84 号: 13 ページ: 8552-8561

    • DOI

      10.1021/acs.joc.9b00959

    • 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] Donor?Acceptor π-Conjugated Enamines: Functional Group-Compatible Synthesis from Amides and Their Photoabsorption and Photoluminescence Properties2019

    • 著者名/発表者名
      Tahara Atsushi、Kitahara Ikumi、Sakata Daichi、Kuninobu Yoichiro、Nagashima Hideo
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 84 号: 23 ページ: 15236-15254

    • DOI

      10.1021/acs.joc.9b02267

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 原子移動ラジカル重合用鉄触媒設計法2019

    • 著者名/発表者名
      永島英夫
    • 雑誌名

      触媒

      巻: 61 ページ: 124-129

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Iridium-PPh3 Catalysts for Conversion of Amides to Enamines2019

    • 著者名/発表者名
      Une Yuta、Tahara Atsushi、Miyamoto Yasumitsu、Sunada Yusuke、Nagashima Hideo
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 38 号: 4 ページ: 852-862

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.8b00835

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Remarkably high catalyst efficiency of a disilaruthenacyclic complex for hydrosilane reduction of carbonyl compounds2018

    • 著者名/発表者名
      Tahara Atsushi、Sunada Yusuke、Takeshita Takashi、Inoue Ryoko、Nagashima Hideo
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 号: 79 ページ: 11192-11195

    • DOI

      10.1039/c8cc04780d

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Activation of H-H and H-Si bonds by transition metal-silicon linkage2020

    • 著者名/発表者名
      H. Nagashima
    • 学会等名
      The 3rd IRCCS - The 2nd Reaction Infography Joint International 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] 制御されたラジカル重合用Fe(II)錯体触媒の設計,2020

    • 著者名/発表者名
      永島英夫
    • 学会等名
      九州錯体化学懇談会第259回例会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ir-catalyzed Syntheses of Donor-;Acceptor pai-Conjugated Enamines and Their Photoluminescence Properties2020

    • 著者名/発表者名
      田原 淳士, 北原 いくみ, 坂田 大地, 國信 洋一郎, 永島 英夫
    • 学会等名
      日本化学会 第 100 回 春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 金属ジアリール錯体とアルコールまたはカルボン酸との反応による新規鉄およびコバルト錯体の合成およびアルケンの触媒的ヒドロシリル化2020

    • 著者名/発表者名
      二宮 俊吾, 田原 淳士, 永島 英夫
    • 学会等名
      日本化学会 第 100 回 春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Hydrosilane Reduction of Tertiary Amides: Controlling of the Product Selectivity by Transition Metal Catalysts2020

    • 著者名/発表者名
      立川 晴紀, 真川 敦嗣, 永島 英夫,
    • 学会等名
      日本化学会 第 100 回 春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Environmentally Friendly Polymer Synthesis by Transition Metal Catalysts2019

    • 著者名/発表者名
      H. Nagashima
    • 学会等名
      The International Polymer Conference of Thailand (PCT-9),
    • 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] イリジウム触媒を用いたアミドの化学選択的ヒドロシラン還元による D-A 型 pai-共役エナミンの合成2019

    • 著者名/発表者名
      田原 淳士, 北原 いくみ, 坂田 大地, 國信 洋一郎, 永島 英夫
    • 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
  • [学会発表] Ir-Catalyzed Chemoselective Hydrosilane Reduction of Carboxamides bearing Electron-Withdrawing Group Leading to the Formation of Donor-Acceptor-Type pai-Conjugated Enamines and Their Photochemical Properties2019

    • 著者名/発表者名
      田原 淳士, 北原 いくみ, 坂田 大地, 國信 洋一郎, 永島 英夫
    • 学会等名
      第 66 回 有機金属化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 4.Catalytic Hydrogenation Reactions by New Organometallic Catalysts2019

    • 著者名/発表者名
      Hideo Nagashima
    • 学会等名
      PACCON 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 遷移金属とケイ素の結合がもたらす効率的な触媒反応2018

    • 著者名/発表者名
      永島 英夫
    • 学会等名
      第22回ケイ素科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 3.Highly Efficient Iridium-catalyzed Reduction of Amides to Enamines with 1,1,3,3-Tetramethyldisiloxane (TMDS): Catalyst design, Mechanisms, and Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Hideo Nagashima
    • 学会等名
      The 18th Japan-Korea Joint Symposium on Organometallic and Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] Organosilicon Chemistry: Novel Approach and Reactions2020

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sunada and Hideo Nagashima
    • 総ページ数
      21
    • 出版者
      Wiley-VCH
    • ISBN
      9783527344536
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 研究室HP

    • URL

      http://nagashima-lab.cm.kyushu-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 有機光学材料2018

    • 発明者名
      國信洋一郎、金井
    • 権利者名
      國信洋一郎、金井
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 外国

URL: 

公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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