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らせん不斉を有する錯体触媒の開発と不斉酸化反応への応用

公募研究

研究領域配位アシンメトリー:非対称配位圏設計と異方集積化が拓く新物質科学
研究課題/領域番号 19H04560
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
研究機関筑波大学

研究代表者

小島 隆彦  筑波大学, 数理物質系, 教授 (20264012)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードらせん不斉 / ルテニウム錯体 / 不斉酸化反応
研究開始時の研究の概要

不斉中心を持たないアキラルな多座ピリジルアミン配位子をルテニウムに配位させ、配位子に導入したかさ高い芳香族置換基の立体障害とキレート配位によって、ルテニウム中心にらせん不斉を発生させる。そのらせん不斉ルテニウム錯体を触媒とし、ルテニウム(IV)-オキソ錯体を酸化活性種として発生させ、その反応性を精査する。それらの知見に基づいて、前例のない不斉酸化触媒反応系の開発を目指す。

研究実績の概要

本研究では、トリス (2-ピリジルメチル)アミン(TPA)の2つのピリジン環の6位に、アミド結合を介して不斉な官能基を導入したピリジルアミン配位子、及びアミド結合を介して嵩高い芳香族置換基を導入したピリジルアミン配位子を合成し、ルテニウム錯体に結合させることで、金属近傍への不斉点の導入、及びらせん不斉を誘起させたメタロヘリケートの形成による、新規な不斉酸化触媒系の構築を試みた。本年度の成果は、以下の通りである。
新たに、TPA配位子にアミド結合を介して1-ナフチル基を3位に有するベンゼン環を有する、N,N-Bis(6-(3’-(naphth-1”-yl)benzamide)-pyrid-2-yl-methyl)-N-(2-pyridylmethyl)amine ((3-NP-CONH)2-TPA)を合成し、そのRu(II)錯体の合成とキャラクタリゼーションを行った。生成したRu(II)-クロロ錯体の光学分割を、キラルな対イオンとのイオン対形成、キラルなカラムを用いたHPLCによる分離などによって試みたが、光学分割には至らなかった。次に、トリフルオロエタノール(TFE):水(1:1)混合溶媒中で、(3-NP-CONH)2-TPAを配位子とするRu(II)錯体を(NH4)2[Ce(NO3)6] (CAN)によって電子移動酸化し、Ru(III)-OCH2CF3錯体が生成することを明らかにした。そのRu(III)種を酸化活性種として、プロトン共役電子移動を経由するベンジルアルコール類の酸化反応が進行することを見いだした。なお、さまざまな基質や反応条件を検討したが、残念ながら不斉酸化反応の開発には至らなかった。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Long-Range Order in Supramolecular π Assemblies in Discrete Multidecker Naphthalenediimides2021

    • 著者名/発表者名
      Sudhir Kumar Keshri, Tomoya Ishizuka, Takahiko Kojima, Yoshitaka Matsushita, Masayuki Takeuchia、Takeuchi Masayuki
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 号: 8 ページ: 3238-3244

    • DOI

      10.1021/jacs.0c13389

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Near-Infrared Light-Driven Hydrogen Evolution Catalyzed by a Saddle-Distorted Porphyrin as a Photocatalyst2020

    • 著者名/発表者名
      H. Kotani, T. Miyazaki, E. Aoki, H. Sakai, T. Hasobe, T. Kojima
    • 雑誌名

      ACS. Appl. Eenergy Mater.

      巻: 3 号: 4 ページ: 3193-3197

    • DOI

      10.1021/acsaem.0c00206

    • NAID

      120007170585

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of functionality of metal complexes based on proton-coupled electron transfer2020

    • 著者名/発表者名
      Kojima Takahiko
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 49 号: 22 ページ: 7284-7293

    • DOI

      10.1039/d0dt00898b

    • NAID

      130007808055

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Mechanistic Dichotomy in Two‐Electron Reduction of Dioxygen Catalyzed by N,N’‐Dimethylated Porphyrin Isomers2020

    • 著者名/発表者名
      Wataru Suzuki, Hiroaki Kotani, Tomoya Ishizuka, Takahiko Kojima
    • 雑誌名

      Chemistry-A European Journal

      巻: 26 号: 46 ページ: 10480-10486

    • DOI

      10.1002/chem.202000942

    • NAID

      120007170584

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discrete π Stack of a Tweezer‐Shaped Naphthalenediimide-Anthracene Conjugate2020

    • 著者名/発表者名
      Sudhir Kumar Keshri, Waka Nakanishi, Atsuro Takai, Tomoya Ishizuka, Takahiko Kojima, Masayuki Takeuchi
    • 雑誌名

      Chemistry-A European Journal

      巻: 26 号: 58 ページ: 13288-13294

    • DOI

      10.1002/chem.202002477

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cooperative Effects of Heterodinuclear IrIII-MII Complexes on Catalytic H2 Evolution from Formic Acid Dehydrogenation in Water2020

    • 著者名/発表者名
      Dachao Hong, Yoshihiro Shimoyama, Yuji Ohgomori, Ryoichi Kanega, Hiroaki Kotani, Tomoya Ishizuka, Yoshihiro Kon, Yuichiro Himeda, Takahiko Kojima
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 59 号: 17 ページ: 11976-11985

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.0c00812

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Catalytic 2e--Oxidation of Organic Substrates by an FeII Complex Having an N-Heterocyclic Carbene Ligand in Water2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Fujisaki, Tomoya Ishizuka, Yoshihiro Shimoyama, Hiroaki Kotani, Yoshihito Shiota, Kazunari Yoshizawa, Takahiko Kojima
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 56 号: 68 ページ: 9783-9786

    • DOI

      10.1039/d0cc03289a

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Redox Properties of a Bipyrimidine-Bridged Dinuclear Ruthenium(II) Complex2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ishizuka, Masaki Itogawa, Hinatsu Shimomura, Yoshihito Shiota, Hiroaki Kotani, Kazunari Yoshizawa, Takahiko Kojima
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry Communications

      巻: 120 ページ: 108150-108150

    • DOI

      10.1016/j.inoche.2020.108150

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study on Proton-Coupled Electron Transfer in Transition Metal Complexes2020

    • 著者名/発表者名
      Kojima Takahiko
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 93 号: 12 ページ: 1571-1582

    • DOI

      10.1246/bcsj.20200213

    • NAID

      130007955886

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanistic Insight into Concerted Proton-Electron Transfer of a Ru(IV)-Oxo Complex: A Possible Oxidative Asynchronicity2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Kotani, Hinatsu Shimomura, Kei Ikeda, Tomoya Ishizuka, Yoshihito Shiota, Kazunari Yoshizawa, Takahiko Kojima
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 142 号: 40 ページ: 16982-16989

    • DOI

      10.1021/jacs.0c05738

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Convergence to Atropisomers of a Porphyrin Derivative Having Bulky Substituents at the Periphery2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Ishizuka, Shogo Tanaka, Sayaka Uchida, Lianyu Wei, Takahiko Kojimako
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 85 号: 20 ページ: 12856-12869

    • DOI

      10.1021/acs.joc.0c01876

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocatalytic Hydrogen Evolution Using a Ru(II)-Bound Heteroaromatic Ligand as a Reactive Site2020

    • 著者名/発表者名
      Takuya Sawaki, Tomoya Ishizuka, Nanase Namura, Dachao Hong, Mayuko Miyanishi, Yoshihito Shiota, Hiroaki Kotani, Kazunari Yoshizawa, Jieun Jung, Shunichi Fukuzumi, Takahiko Kojima
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 49 号: 47 ページ: 17230-17242

    • DOI

      10.1039/d0dt03546g

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ルテニウム錯体触媒による基質酸化反応機構2020

    • 著者名/発表者名
      小島隆彦
    • 雑誌名

      触媒

      巻: 62 ページ: 400-405

    • NAID

      40022578122

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 金属錯体におけるプロトン共役電子移動に基づく機能発現2020

    • 著者名/発表者名
      小島隆彦
    • 雑誌名

      Organometallic News

      巻: 2 ページ: 34-39

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Mechanistic Insights into Proton-Coupled Electron Transfer in Ruthenium Complexes2021

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Kojima,
    • 学会等名
      2020 Dalian University of Technology-Overseas Partner Universities Series Online Exchange Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Application of Saddle-Distorted Porphyrins to Dioxygen Reduction2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Kojima
    • 学会等名
      237th ECS Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] サドル型ポルフィリンを光増感剤とした近赤外光駆動型光触媒的水素発生2020

    • 著者名/発表者名
      宮崎卓也、青木絵美、小谷弘明、酒井隼人、羽曾部卓、小島隆彦
    • 学会等名
      2020年web光化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Cooperative Effects of Hetero-Dinuclear Ir<sup>III</sup>-M<sup>II</sup> Complexes on Catalytic H<sub>2</sub> Evolution from Formic Acid Dehydrogenation in Water2020

    • 著者名/発表者名
      Dachao Hong, Yoshihiro Shimoyama, Yuji Ohgomori, Ryoichi Kanega, Hiroaki Kotani, Tomoya Ishizuka, Yoshihiro Kon, Yuichiro Himeda, Takahiko Kojima
    • 学会等名
      錯体化学会第70回討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Fe<sup>II</sup>-NHC錯体を触媒とする水中における有機基質の高選択的二電子酸化反応2020

    • 著者名/発表者名
      藤崎寛人、石塚智也、下山祥弘、小谷弘明、塩田淑仁、吉澤一成、小島隆彦
    • 学会等名
      第53回酸化反応討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ルテニウム(IV)-オキソ錯体のプロトン共役電子移動とその反応機構解明2020

    • 著者名/発表者名
      小谷弘明、下村日夏、池田京、石塚智也、塩田淑仁、吉澤一成、小島隆彦
    • 学会等名
      第53回酸化反応討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 水中での有機化合物の触媒的酸化反応2020

    • 著者名/発表者名
      小島隆彦
    • 学会等名
      第2回筑波大学産学連携シンポジウム ―人と社会の未来に向けてー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 脱石油に向けたCO2資源化技術、第17章:ニッケル錯体触媒によるCO2光還元2020

    • 著者名/発表者名
      湯川英明(監修)、小島隆彦
    • 総ページ数
      375
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781315102
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 筑波大学数理物質系化学域 小島研究室

    • URL

      http://www.chem.tsukuba.ac.jp/kojima/Site/Site/Home.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-12-27  

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