イオン性配位子の光励起による高度に酸化還元された遷移金属触媒の創出

• 研究課題/領域番号: 19K21124
• 補助金の研究課題番号: 18H05970 (2018)
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金 (2019); 補助金 (2018)
• 審査区分: 0501:物理化学、機能物性化学、有機化学、高分子、有機材料、生体分子化学およびその関連分野
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 鳥海 尚之 東京工業大学, 理学院, 特任助教 (70827659)
• 研究期間 (年度): 2018-08-24 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: イオン性分子 / 光反応 / 遷移金属触媒 / π共役系

研究開始時の研究の概要

金属触媒を用いる有機合成反応により、さまざまな医薬品や材料が開発されてきた。本研究では、光エネルギーを利用して活性の高い金属触媒を発生することにより、今まで実現が困難であった、天然に豊富に存在する安定で不活性な結合（炭素-炭素, 炭素-水素結合）や分子（窒素や二酸化炭素）を温和な条件で効率的に化学変換する技術を達成したい。そのために、電荷を持つイオン性の新規分子を設計して遷移金属と組み合わせることで、非常に高反応性な光触媒を創製する。

研究成果の概要

本研究では、安定な分子や結合を効率的に化学変換できる高活性な触媒系を開発するべく、配位子として電荷を有するイオン性有機分子を用いることで、可視光エネルギーを利活用できる非常に酸化力・還元力の強い遷移金属触媒の創製を目指した。その結果、アクリジン構造を配位子部位に有する新規のパラジウム錯体が、光照射により熱的条件とは異なる反応性・触媒活性を示し、クロスカップリング反応等に応用できることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

有機合成化学では近年、天然に豊富に存在する安定で不活性な分子（窒素や二酸化炭素）や結合（C-H, C-C結合）を温和な条件で効率的に化学変換する手法の開発が望まれている。本研究では、イオン性の有機分子を利用することで、光エネルギーにより遷移金属触媒の酸化力・還元力を向上させる新たな方法論の構築に取り組んだ。目的とする安定分子の活性化には至っていないものの、新たな触媒設計・反応性に関する知見が得られており、今後の発展が望まれる。