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感応性化学種による触媒反応の制御・設計に関する理論的研究

公募研究

研究領域感応性化学種が拓く新物質科学
研究課題/領域番号 15H00938
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

諸熊 奎治  京都大学, 福井謙一記念研究センター, 研究員 (40111083)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード感応性化学種 / 触媒反応 / 化学反応理論 / 鈴木宮浦アリール化反応 / 向山アルドール反応 / 触媒反応設計 / クロスカップリング反応 / 鈴木-宮浦アリール化反
研究実績の概要

本研究では、反応経路自動探索(GRRM)法を基軸に、本研究領域の実験グループの提案を踏まえ遷移金属錯体触媒の反応機構の理論的解析、分子設計法の提案をしている。
1:パラジウムNHC触媒によるエナンチオ選択的鈴木宮浦カップリング
パラジウムNHC触媒によるアジリジンのカップリング反応について検討している。トランスメタル化ステップが律速段階となっていることが明らかになった。また、二価パラジウムが0価に還元されるステップでは内圏型反応が支配的であるとわかった。添加される炭酸塩との反応について検討を行なっている。
2:鉄ビスフォスフィン錯体によるエナンチオ選択的クロスカップリング
中村らによって提案されたキラルフォスフィン鉄触媒によるカップリング反応ではオレフィンと芳香族亜鉛化合物を高い立体選択性で高収率で反応させることができる。これまでに提案されている反応機構では芳香族亜鉛化合物と鉄、キラルフォスフィンが錯形成したのち、オレフィン挿入過程を経て、芳香族亜鉛化合物とのトランスメタル化を通して生成物に至ると考えられている。2016年度の研究で、実験時に2割程度溶媒に添加されるTHFが触媒に配位している可能性が示唆された。特に5重項状態が安定化されると考えられる。密度汎関数法による計算で外圏型反応と内圏型反応の存在が示唆されている。これまでの計算で、鉄上に配位したArylに、オレフィンが外から近く外圏型反応がもっともらしいとわかった。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Artificial Force Induced Reaction Method for Systematic Determination of Complex Reaction Mechanisms2016

    • 著者名/発表者名
      W. M. C. Sameera, Akhilesh Kumar Sharma, Satoshi Maeda,Keiji Morokuma
    • 雑誌名

      Chem. Rec.

      巻: 16 号: 5 ページ: 2349-2363

    • DOI

      10.1002/tcr.201600052

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Palladium-catalyzed regioselective and stereo-invertive ring-opening borylation of 2-arylaziridines with bis(pinacolato)diboron: experimental and computational studies2016

    • 著者名/発表者名
      Youhei Takeda, Akinobu Kuroda , W. M. C. Sameera , Keiji Morokuma  Satoshi Minakata
    • 雑誌名

      Chem. Sci.

      巻: 7 号: 9 ページ: 6141-6152

    • DOI

      10.1039/c6sc01120a

    • NAID

      120005850224

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Computational Catalysis Using the Artificial Force Induced Reaction Method2016

    • 著者名/発表者名
      W. M. C. Sameera, Satoshi Maeda and Keiji Morokuma
    • 雑誌名

      Acc. Chem. Res.

      巻: 49 号: 4 ページ: 763773-763773

    • DOI

      10.1021/acs.accounts.6b00023

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Mechanism of Iron(II)-catalyzed Asymmetric Mukaiyama Aldol Reaction in Aqueous Media: Den-sity Functional Theory and Artificial Force-Induced Reaction Study2015

    • 著者名/発表者名
      W.M.C. Sameera, M. Hatanaka, T. Kitanosono, S. Kobayashi, K. Morokuma
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 137 号: 34 ページ: 11085-11094

    • DOI

      10.1021/jacs.5b05835

    • NAID

      120005672549

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanism and Stereoselectivity of Directed C(sp3)-H Activation and Arylation Catalyzed by Pd(II) with Pyridine Ligand and Trifluoroacetate: A Computational Study2015

    • 著者名/発表者名
      Julong Jiang, Jin-Quan Yu, and Keiji Morokuma
    • 雑誌名

      ACS Catal.

      巻: 5 号: 6 ページ: 36483661-36483661

    • DOI

      10.1021/cs501626n

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] RhIII‐Catalyzed C (sp3)-H Bond Activation by an External Base Metalation/Deprotonation Mechanism: A Theoretical Study2015

    • 著者名/発表者名
      Julong Jiang, Romain Ramozzi, Keiji Morokuma
    • 雑誌名

      Chemistry-A European Journal

      巻: 21 号: 31 ページ: 1115811164-1115811164

    • DOI

      10.1002/chem.201501539

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of Metal-Free C-H Activation of Branched Aldehydes and Acylation of Alkenes Using Hypervalent Iodine Compound: A Theoretical Study2015

    • 著者名/発表者名
      Julong Jiang, Romain Ramozzi, Shin Moteki, Asuka Usui, Keiji Maruoka, and Keiji Morokuma
    • 雑誌名

      J. Org. Chem.

      巻: 80 号: 18 ページ: 92649271-92649271

    • DOI

      10.1021/acs.joc.5b01695

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Recent Progress in Molecular Theory for Excited-State Electronic Structure and Dynamics2015

    • 著者名/発表者名
      諸熊 奎治
    • 学会等名
      PACIFICHEM2015
    • 発表場所
      ホノルル、アメリカ
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic search of reaction pathways for complex reaction systems using the Global Reaction Route Mapping (GRRM) strategy2015

    • 著者名/発表者名
      諸熊 奎治
    • 学会等名
      PACIFICHEM2015
    • 発表場所
      ホノルル、アメリカ
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent Progress in Theoretical Studies of Organometallic and Organic Catalytic Reactions2015

    • 著者名/発表者名
      諸熊 奎治
    • 学会等名
      Spain-Japan Joint Symposium on Theoretical and Computational Chemistry of Complex Systems
    • 発表場所
      タラゴナ、スペイン
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Computational studies of chemical reactions of complex molecular systems2015

    • 著者名/発表者名
      諸熊 奎治
    • 学会等名
      Computational Approaches for the Study of Chemical and Biological Systems, Joint Spanish-Japanese Symposium
    • 発表場所
      マドリード、スペイン
    • 年月日
      2015-11-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Morokuma Group Web Page

    • URL

      http://kmweb.fukui.kyoto-u.ac.jp/top/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 京都大学福井謙一記念研究センター

    • URL

      http://www.fukui.kyoto-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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