| 研究課題/領域番号 |
19K22188
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分33:有機化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 筑波大学 (2020)
名古屋市立大学 (2019) |
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研究代表者 |
笹森 貴裕 筑波大学, 数理物質系, 教授 (70362390)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | 元素資源 / フェロセン / シリレン / ケイ素 / 求電子性 / 酸化還元 / 小分子変換 / 高周期典型元素 / 小分子活性化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、持続可能な社会の実現に向けた挑戦的な反応開拓として、豊富元素による窒素および二酸化炭素の小分子活性化反応を開拓する。元素枯渇問題と資源活用問題を解決するため、稀少な遷移金属を用いずに、豊富元素であるケイ素と鉄を活用した新しい小分子活性化試剤を開発する。電気化学的な酸化還元により、その反応性制御が可能なフェロセニル置換ケイ素二価化学種「シリレン」を基盤とする分子設計を行い、電気化学的な２電子酸化によりシリレン本来の求電子性を究極まで高め、窒素や二酸化炭素の結合をも切断可能な超求電子性シリレンを創製することが本研究課題の目的である。
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| 研究成果の概要 |
極めて高い求電子性を有するケイ素二価化学種「超求電子性シリレン」の創製に挑んだ。二価ケイ素上の置換基としてフェロセニル基を導入し、置換基の電気化学的な酸化により、シリレンの求電子性を究極まで高めることが期待できる。
本研究において、フェロセニル基に加え、目的とするシリレンの安定化に必要な立体保護能を有するフェロセニル基を導入したビス（フェロセニル）ジクロロシランを合成した。シクロヘキセン共存下でこれを還元することで、対応するSi-C-C三員環化合物を安定な化合物として合成・単離することに成功した。これは、温和な条件でシリレンを発生する等価体として機能することを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
窒素や二酸化炭素など豊富な資源を変換するための小分子変換触媒開発は世界的な重要課題である。加えて、稀少元素に替えて豊富な元素を活用する元素資源問題も重要視されている。開発に成功した、鉄とケイ素からなるビス（フェロセニル）シリレンは、豊富元素による小分子変換触媒として期待できる新物質である。今後、本研究成果を基盤として、電気化学的な酸化還元によりこのシリレンの反応性を制御し、超求電子性シリレンへと展開できれば、資源問題に対する解決の糸口となり得る。「シリレンの酸化還元による反応性制御」という反応設計は一般性の高い反応原理となり、これが確立すれば様々な分子変換反応に適用でき、波及効果は大きい。
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