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二核有機金属錯体反応場の構築と高難度還元反応への応用

公募研究

研究領域高難度物質変換反応の開発を指向した精密制御反応場の創出
研究課題/領域番号 18H04246
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
研究機関名古屋大学

研究代表者

大木 靖弘  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (10324394)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 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: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードモリブデン / 鉄 / ヒドリド / 二核錯体 / 還元反応 / 窒素 / シリル化 / 有機金属錯体
研究実績の概要

自然界でN2を還元する酵素ニトロゲナーゼの活性中心FeMo-cofactorは、N2を取り込む活性状態で複数の架橋ヒドリドを持つと考えられている。令和元年度の本研究では、昨年度に合成したヒドリド架橋Mo-Fe二核錯体を触媒として用い、N2のシリル化反応を検討した。その結果、四つのヒドリドを持つ中性Mo-Fe二核錯体を触媒前駆体とした場合に129±20当量のN(SiMe3)3が生成した。この触媒火星は、現在までにMo触媒反応(~226当量)やFe触媒反応(~183当量)で報告されている最高値よりは低いものの、Mo, Fe触媒反応の中ではいずれも二番目に相当する。またMo-Fe二核錯体の触媒活性は、先行研究で用いた四核Mo2Fe2クラスター(69±7当量)と比較して、錯体あたり2倍弱、金属数あたり4倍弱に向上している。一方で、原料として用いたMo単核錯体やFe単核錯体は触媒活性を示さなかったことから、Mo-Fe二核錯体が単核Mo, Fe錯体へと分解して触媒活性種を生じる可能性は低いと考えられる。中性のMo-Fe錯体が良好な触媒活性を示したのに対して、ヒドリドを一つ抜いてカチオン性にしたMo-Fe二核錯体の触媒活性は著しく低下した。カチオン性錯体は触媒反応条件でNaにより還元され、続く配位子の不均化により触媒不活性な混合物を生じるためと考えている。カチオン性錯体とLiPPh2の反応から合成した、架橋ホスフィド配位子を持つMo-Fe二核錯体は、他のMo-Fe二核錯体より還元された状態であるため、N2の活性化に有利と予想したが、その触媒活性は上述した中性Mo-Fe二核錯体より低かった。かさ高いホスフィド配位子が金属周りを覆い、N2を近づき難くしていることが、低活性になった原因だと考えている。以上の結果と昨年度の結果を論文としてまとめ、Chem. Eur. J.誌にて発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 7件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 7件、 招待講演 9件)

  • [国際共同研究] University of California, Irvine/University of Hawaii(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, Irvine/University of Hawaii(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis of Dinuclear Mo‐Fe Hydride Complexes and Catalytic-Silylation of N22020

    • 著者名/発表者名
      Ishihara Kodai、Araki Yuna、Tada Mizuki、Takayama Tsutomu、Sakai Yoichi、Sameera W. M. C.、Ohki Yasuhiro
    • 雑誌名

      Chemistry: A European Journal

      巻: - 号: 43 ページ: 9537-9546

    • DOI

      10.1002/chem.202000104

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis, Characterization, and Application of Segphos Derivative Having Diferrocenylphosphino-Donor Moieties2020

    • 著者名/発表者名
      Hao Hu, Hiroki Ichiryu, Naoki Seki, Kiyohiko Nakajima, Yasuhiro Ohki, Masamichi Ogasawara
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 39 号: 6 ページ: 788-792

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.9b00865

    • 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] Synthesis of [Mo3S4] Clusters through Half-Sandwich Mo(V) Chlorides and Their Application as Platforms for [Mo3S4Fe] Cubes2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki, Ryota Hara, Kenichiro Munakata, Mizuki Tada, Tsutomu Takayma, Yoichi Sakai, Roger E. Cramer
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 58 号: 8 ページ: 5230-5240

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b00309

    • 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] Recent Advances in the Chemical Synthesis of Nitrogenase Model Clusters2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tanifuji, Yasuhiro Ohki
    • 雑誌名

      Struct. Bond.

      巻: 179 ページ: 33-61

    • DOI

      10.1007/430_2018_26

    • ISBN
      9783030258962, 9783030258979
    • 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] Chemical Synthesis of an Asymmetric Mo-Fe-S Mimic of Nitrogenase Active Site2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tanifuji, Yasuhiro Ohki
    • 雑誌名

      Methods Mol. Biol.

      巻: 1876 ページ: 229-244

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-8864-8_15

    • ISBN
      9781493988631, 9781493988648
    • 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] 3-[4'-(Diethylboryl)phenyl]pyridine: Exclusive Crystallization of Cyclic Tetramer2019

    • 著者名/発表者名
      Shigeharu Wakabayashi, Natsu Sugiyama, Yasuhiro Ohki, Takahito Itoh, Toshikazu Kitagawa
    • 雑誌名

      Chem. Asian J.

      巻: 14 号: 4 ページ: 568-573

    • DOI

      10.1002/asia.201801698

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cubane-Type [Mo3S4M] Clusters with First-Row Group 4-10 Transition-Metal Halides Supported by C5Me5 Ligands on Molybdenum2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki, Keisuke Uchida, Ryota Hara, Mami Kachi, Mayu Fujisawa, Mizuki Tada, Yoichi Sakai, W. M. C. Sameera
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 24 号: 64 ページ: 17138-17147

    • DOI

      10.1002/chem.201804083

    • NAID

      120006577103

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] N2 Activation on a Molybdenum-Titanium-Sulfur Cluster2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohki, K. Uchida, M. Tada, R. E. Cramer, T. Ogura, and T. Ohta
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 3200-3200

    • DOI

      10.1038/s41467-018-05630-6

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ambient Conversion of CO2 to Hydrocarbons by Biogenic and Synthetic [Fe4S4] clusters2018

    • 著者名/発表者名
      Martin T. Stiebritz, Caleb J. Hiller, Nathaniel S. Sickerman, Chi Chung Lee, Kazuki Tanifuji, Yasuhiro Ohki, Yilin Hu
    • 雑誌名

      Nature Catal.

      巻: 1 号: 6 ページ: 444-451

    • DOI

      10.1038/s41929-018-0079-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tracing the ‘Ninth Sulfur’ of the Nitrogenase Cofactor via a Semi-Synthetic Approach2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tanifuji, Chi Chung Lee, Kazuyuki Tatsumi, Yasuhiro Ohki, Yilin Hu, Markus W. Ribbe
    • 雑誌名

      Nature Chem.

      巻: 10 号: 5 ページ: 568-572

    • DOI

      10.1038/s41557-018-0029-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 有機金属化学と生物無機化学の境界を志向したものづくり:ニトロゲナーゼを題材に2020

    • 著者名/発表者名
      大木靖弘
    • 学会等名
      徳島大学研究クラスター「有機合成化学を起点とするセンシング技術の開発と応用」特別講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molybdenum-Containing Metal-Sulfur Clusters for Bio-Inspired N2 Activation2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki
    • 学会等名
      12th China-Japan Joint Symposium on Metal Cluster Compounds
    • 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] Organometallic Approach Toward Functional Analogues of the Nitrogenase Metallo-cofactors2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki
    • 学会等名
      第69回錯体化学討論会 シンポジウム” Metal-ligand cooperation:New design in the development of functional organometallic complexes”
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Bio-inspired N2 Activation by Cubic Metal-Sulfur Clusters2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC) Yangon 2019
    • 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] Iron-Based Hydride Clusters: Synthesis, Characterization, and Application in the Catalytic N2 Silylation2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki
    • 学会等名
      International Workshop on New Developments and Prospects for the Future of Mossbauer Spectroscopy
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Iron-Based Hydride Clusters and Their Application in the Catalytic Silylation of N22018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki
    • 学会等名
      2018 Nankai International Symposium on Advanced Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] C5Me5 (Cp*)-Supported Metal-Sulfur Clusters for N2 Activation2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki
    • 学会等名
      The 43rd International Conference on Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular Metal-Chalcogenides for Bio-inspired Nitrogen Activation2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki
    • 学会等名
      The 15th International Symposium on Inorganic Ring Systems (IRIS-15)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cubic [Mo3S4M] Clusters with First-Row Transition Metals for Bio-inspired N2 Activation2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki
    • 学会等名
      The 3rd Japan-UK Joint Symposium on Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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