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ハイブリッド型反応共役触媒の概念に基づく逆方向アルケン熱異性化反応の開発

公募研究

研究領域分子合成オンデマンドを実現するハイブリッド触媒系の創製
研究課題/領域番号 20H04805
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
研究機関東京工業大学

研究代表者

村橋 哲郎  東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (40314380)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワードアルケン / 立体制御 / 反応機構 / 異性化
研究開始時の研究の概要

アルケンは、天然物や有機工業製品に広く含まれる重要な官能基であり、その幾何構造を制御することは有機合成化学における長年の課題となっている。本研究では、遷移金属錯体を利用することで、炭素ー炭素二重結合の新しい立体制御法の開発を目指す。特に、熱力学的に不安定なアルケン異性体を、熱力学的に安定な異性体から合成する逆方向異性化反応の開発を進める。

研究実績の概要

炭素ー炭素二重結合は、天然物や有機工業製品に広く含まれ、その幾何構造を制御することは有機合成化学における長年の課題となっている。本研究では、遷移金属錯体を利用して炭素ー炭素二重結合の新しい立体制御法を開発することを目指して研究を遂行した。
アルケンの幾何異性体は、通常、E体が熱力学的に安定であり、ひとたびE体アルケンが生じた場合、これをZ体に高収率で変換する手法には大きな制約があり、熱反応条件(暗所下)でE→Z異性化を高選択的に実現する手法の開発が強く求められている。本研究では、ハイブリッド型共役反応の概念を導入して逆方向アルケン熱異性化反応を開発することを目指してて研究を進めた。初年度に引き続き、我々が開発しているPd-Pd結合活性種を用いることで、アルケンのE→Z異性化反応を開発することを目指して研究を進めた。E,E-型1,4-二置換1,3-ジエンに対して二核Pd-Pd種を立体特異的に付加させて二核付加中間体を発生させた。この二核付加中間体は立体的に嵩高いPdユニットが違いにanti-periplanar型に配置するため、cisoid型コンフォメーションをとることを明らかにした。引き続くTEMPOを用いた金属-炭素のダブルホモリシスにより、E,Z型ジエンが選択的に生成することを明らかにした。さらにTEMPO付加体を酸処理した後、フェロセンを用いて還元することによってPd-Pd二核錯体を再生させることにも成功し、ジエンのE→Z異性化とTEMPOの還元的プロトン化を成功した。
モノアルケンに対する金属-金属結合種の1,2-付加反応はほとんど知られていなかったが、本研究では、配位性誘導基をもつモノアルケンに対してPd-Pd結合種は二核付加を起こし、安定な1,2-ジパラデーション生成物を与えることも見出した。単結晶X線構造解析により、Pd-Pd結合種がsyn型でモノアルケンに対して付加したことを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Heterometallic d8-d10 Coupling of Rh(I) and M(0) (M=Pd, Pt) in a Sandwich Framework of π-Conjugated Ligands2021

    • 著者名/発表者名
      I. Inoue, K. Yamamoto, S. Sakaki, T. Murahashi
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 27 号: 41 ページ: 10558-10558

    • DOI

      10.1002/chem.202101133

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective dimerization of a trinuclear mixed-metal sandwich complex: construction of an axially chiral metal skeleton2021

    • 著者名/発表者名
      H. Yamaura, K. Yamamoto, T. Murahashi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 72 ページ: 9120-9123

    • DOI

      10.1039/d1cc03719f

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective E to Z Isomerization of 1,3-Dienes Enabled by A Dinuclear Mechanism2021

    • 著者名/発表者名
      E. Kudo, K. Sasaki, S. Kawamata, K. Yamamoto, T. Murahashi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 1473-1473

    • DOI

      10.1038/s41467-021-21720-4

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thiophene and Selenophene Binding at a Pd3 Cluster Site2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Koji、Sawada Junya、Murahashi Tetsuro
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 26 号: 38 ページ: 8388-8392

    • DOI

      10.1002/chem.202001796

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] サンドイッチ型二核ロジウム錯体の合成と反応性2022

    • 著者名/発表者名
      井上伊織・村橋哲郎
    • 学会等名
      第102日本化学会春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Heterometallic d8-d10 Coupling of Rh(I) and M(0) (M=Pd, Pt) in a Sandwich Framework of π-Conjugated Ligands2021

    • 著者名/発表者名
      Iori Inoue, Koji Yamamoto, Shigeyoshi Sakaki, Tetsuro Murahashi
    • 学会等名
      2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] サンドイッチ構造内での異種金属d8-d10 RhI-M0 (M = Pd, Pt)カップリング2021

    • 著者名/発表者名
      井上伊織・山本浩二・榊茂好・村橋哲郎
    • 学会等名
      錯体化学会第71回討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 二座ホスフィン配位子を有する単核Pd(I)錯体の合成2021

    • 著者名/発表者名
      池田周平、竹内さゆり、山本浩二、村橋哲郎
    • 学会等名
      第101日本化学会春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 炭素の二重結合の逆方向異性化反応を開発 光照射を使わずにトランス型からシス型への効率的変換に成功

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2021/049247.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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