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鉄触媒による新規なC(sp3)-H結合ホウ素化反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K14675
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分33020:有機合成化学関連
研究機関東京大学

研究代表者

栗山 翔吾  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50850723)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード鉄 / C-Hホウ素化 / C-H活性化 / ピンサー配位子 / ホウ素化
研究開始時の研究の概要

合成中間体として有用なホウ素化合物を有機化合物内の炭素-水素(C-H)結合から合成するC-H結合ホウ素化反応は魅力的な反応である。最も安価で豊富な鉄を触媒とする反応も活発に研究されているが、鉄触媒によるC(sp3)-H結合ホウ素化反応は極めて限定的である。本研究では申請者が最近発見した初の鉄触媒によるC(sp3)-H結合ホウ素化反応を基にして新規な触媒的C(sp3)-Hホウ素化反応の開発を行う

研究成果の概要

有機化合物に広く含まれる炭素ー水素結合を切断し官能基化する反応の中でも炭素ーホウ素結合を形成するC-Hホウ素化反応が精力的に研究されている。申請者は、C-Hホウ素化反応の触媒として、アニオン性PCP型ピンサー配位子を有する鉄錯体をとし新たに設計・合成しすることとした。その結果、新規に合成した鉄錯体がエーテル類のメトキシ基上での(sp3)-Hホウ素化反応に対して有効な触媒として働くことを見出した。本鉄錯体は、C(sp3)-Hホウ素化反応に対して最も高活性な触媒として働くことが明らかとなった。
反応機構に関する検討の結果、鉄ボリル錯体が鍵中間体として働くことを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

有機ホウ素化合物を直截的合成法であるC-Hホウ素化反応では、芳香族化合物のC(sp2)-結合ホウ素化反応が精力的に開発されてきており、イリジウムなどの貴金属を用いた系だけでなく、鉄などの卑金属触媒を用いた系も報告されてきた。一方、より困難なC(sp3)-Hホウ素化反応の例は貴金属錯体を用いた系がほとんどであり、鉄錯体を用いたC(sp3)-Hホウ素化反応の報告例は2例に限られ、活性も低く適用範囲は限定的であった。本研究成果は、鉄触媒による効率的C(sp3)-Hホウ素化反応の初の例であり、実用的な鉄錯体だけでなく遷移金属錯体を用いたC-Hホウ素化反応において重要な知見を与えるものである。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Electrochemical ammonia oxidation catalyzed by ruthenium complexes: investigation of substituent effect of axial pyridine ligands2024

    • 著者名/発表者名
      Toda Hiroki、Kanega Ryoichi、Yano Tasuku、Yoshikawa Takeshi、Kuriyama Shogo、Himeda Yuichiro、Sakata Ken、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 53 号: 3

    • DOI

      10.1093/chemle/upae040

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Catalytic Ammonia Oxidation Using Ammonia Solution under Electrochemical Conditions: Investigation on Axial Ligand of Ruthenium Catalysts2023

    • 著者名/発表者名
      Toda Hiroki、Kuroki Kaito、Kanega Ryoichi、Yano Tasuku、Yoshikawa Takeshi、Kuriyama Shogo、Himeda Yuichiro、Sakata Ken、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 96 号: 9 ページ: 980-988

    • DOI

      10.1246/bcsj.20230136

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Catalytic Activity of Molybdenum Complexes Bearing PNP‐Type Pincer Ligand toward Ammonia Formation2023

    • 著者名/発表者名
      Mitsumoto Taichi、Ashida Yuya、Arashiba Kazuya、Kuriyama Shogo、Egi Akihito、Tanaka Hiromasa、Yoshizawa Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 62 号: 43

    • DOI

      10.1002/anie.202306631

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interplay of diruthenium catalyst in controlling enantioselective propargylic substitution reactions with visible light-generated alkyl radicals2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yulin、Tanabe Yoshiaki、Kuriyama Shogo、Sakata Ken、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 859-859

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36453-9

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis and Reactivity of Manganese Complexes Bearing Anionic PNP- and PCP-Type Pincer Ligands toward Nitrogen Fixation2022

    • 著者名/発表者名
      Kuriyama Shogo、Wei Shenglan、Kato Takeru、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 27 号: 7 ページ: 2373-2373

    • DOI

      10.3390/molecules27072373

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photoredox- and Nickel-Catalyzed Hydroalkylation of Alkynes with 4-Alkyl-1,4-dihydropyridines: Ligand-Controlled Regioselectivity2022

    • 著者名/発表者名
      Yulin Zhang, Yoshiaki Tanabe, Shogo Kuriyama, Yoshiaki Nishibayashi
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 28 号: 36

    • DOI

      10.1002/chem.202200727

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitrogen reduction by the Fe sites of synthetic [Mo3S4Fe] cubes2022

    • 著者名/発表者名
      Ohki Yasuhiro、Munakata Kenichiro、Matsuoka Yuto、Hara Ryota、Kachi Mami、Uchida Keisuke、Tada Mizuki、Cramer Roger E.、Sameera W. M. C.、Takayama Tsutomu、Sakai Yoichi、Kuriyama Shogo、Nishibayashi Yoshiaki、Tanifuji Kazuki
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 607 号: 7917 ページ: 86-90

    • DOI

      10.1038/s41586-022-04848-1

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct synthesis of cyanate anion from dinitrogen catalysed by molybdenum complexes bearing pincer-type ligand2022

    • 著者名/発表者名
      Itabashi Takayuki、Arashiba Kazuya、Egi Akihito、Tanaka Hiromasa、Sugiyama Keita、Suginome Shun、Kuriyama Shogo、Yoshizawa Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 6161-6161

    • DOI

      10.1038/s41467-022-33809-5

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Catalytic nitrogen fixation using visible light energy2022

    • 著者名/発表者名
      Ashida Yuya、Onozuka Yuto、Arashiba Kazuya、Konomi Asuka、Tanaka Hiromasa、Kuriyama Shogo、Yamazaki Yasuomi、Yoshizawa Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 7263-7263

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34984-1

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preparation and Reactivity of Rhenium-Nitride Complexes Bearing PNP-Type Pincer Ligands toward Nitrogen Fixation2022

    • 著者名/発表者名
      Meng Fanqiang、Kuriyama Shogo、Egi Akihito、Tanaka Hiromasa、Yoshizawa Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: - 号: 11 ページ: 1065-1076

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.2c00312

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アニオン性PCP型ピンサー配位子を有する鉄錯体を触媒としたエーテル類のC(sp3)-H 結合ホウ素化反応2024

    • 著者名/発表者名
      栗山翔吾、坂田健、西林仁昭
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] N-ヘテロ環状カルベン含有多座配位子を持つルテニウム錯体を触媒とした電気化学的なアンモニア酸化反応2024

    • 著者名/発表者名
      嶌田拓真、稲垣尭、栗山翔吾、西林仁昭
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Catalytic Reduction of Dinitrogen into Ammonia Mediated by Molybdenum and Samarium Complexes2023

    • 著者名/発表者名
      Taichi Mitsumoto, Yasuomi Yamazaki, Shogo Kuriyama, and Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      第69回有機金属化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and Reactivity of Iron-Aryloxide Complexes toward Proton-Coupled Electron Transfer Reactions in Nitrogen Fixation2023

    • 著者名/発表者名
      Yuye Zhang, Shogo Kuriyama, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      第73回錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Remarkable Catalytic Activity of Molybdenum Complexes Bearing 4-[3,5-Bis(trifluoromethyl)phenyl]pyridine-Based PNP-Type Pincer Ligand toward Ammonia Formation2023

    • 著者名/発表者名
      Taichi Mitsumoto, Kazuya Arashiba, Shogo Kuriyama, and Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      AOC-GSC8
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カルベン骨格PCP型ピンサー配位子を有するレニウム窒素錯体の合成と窒素固定に対する反応性2023

    • 著者名/発表者名
      竹熊宏輝、栗山翔吾、西林仁昭
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 電気化学的なアンモニア酸化反応に対する高効率的なルテニウム触媒の開発2023

    • 著者名/発表者名
      高畠遼、黒木海仁、栗山翔吾、西林仁昭
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Reactivity of Iron Sandwich Complexes with Oxocyclohexadienyl Ligands toward Proton-Coupled Electron Transfer Reactions2023

    • 著者名/発表者名
      Yuye Zhang, Shogo Kuriyama, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] PCP型ピンサー配位子を有する鉄錯体を触媒とするメトキシ基上でのC(sp3)-Hホウ素化反応2022

    • 著者名/発表者名
      栗山翔吾、菅雄翔、西林仁昭
    • 学会等名
      第68回有機金属化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Cobalt-Catalyzed Ammonia Oxidation under Electrochemical Conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Aiwei Zhao, Hiroki Toda, Shogo Kuriyama, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      第68回有機金属化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 光レドックス触媒とルテニウム触媒を用いた4-アルキル-1,4-ジヒドロピリジンによるプロパルギルアルコールの不斉プロパルギル位アルキル化反応2022

    • 著者名/発表者名
      張 煜林、田辺資明、栗山翔吾、西林仁昭
    • 学会等名
      第68回有機金属化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Catalytic Nitrogen Fixation by a Dinitrogen-Bridged Dirhenium Complex Bearing PNP-Pincer Ligands under Mild Reaction Conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Shogo Kuriyama, Fanqiang Meng, Hiromasa Tanaka, Akihito Egi, Kazunari Yoshizawa, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry Kota Kinabalu 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 東京大学大学院工学系研究科応用化学専攻西林研究室

    • URL

      https://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nishiba/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2025-01-30  

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