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2017 年度 実施状況報告書

メタラサイクルで安定化したチオラート鉄錯体による触媒的水素化反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K05729
研究機関大阪市立大学

研究代表者

廣津 昌和  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (30312903)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードチオラート / 鉄錯体 / メタラサイクル / 光反応 / 一酸化炭素放出 / ヒドリド錯体
研究実績の概要

平成28年度の研究結果を踏まえて、平成29年度はチオラート鉄カルボニル錯体の安定性改善と光誘起一酸化炭素脱離機構の解明に向けた研究を行い、以下の研究成果を得た。
(1)チオラート配位子をN,C,S-三座配位子からN,N,C,S-四座配位子あるいはP,N,C,S-四座配位子に変更し、それらの二核鉄カルボニル錯体を用いて、水素分子との反応を行った。水素雰囲気下、二核鉄錯体をジホスフィンとともに反応させることで、当初期待していたメタラサイクル錯体化学種とは異なるものの、ヒドリド種の生成を確認した。そこでアセトフェノンを基質として水素化反応を試みたが、現在のところ水素化生成物は得られておらず、反応条件を検討中である。また、S,N,C,S-四座配位子についても新規鉄錯体を合成し、国際誌(Polyhedron)に報告した。
(2)単環チオフェンにキノリル基を導入した配位子前駆体を用いて、N,C,S-三座配位子をもつ二核鉄あるいは三核鉄カルボニル錯体を合成した。この反応において、硫黄に隣接する炭素上の置換基が脱硫反応を阻害するのに有効であることを明らかにした。また、キノリル基を導入することでチオラートを含むメタラサイクル錯体が安定化されることがわかった。この成果を国際誌(Organometallics)に報告した。現在、二核鉄錯体とホスフィン類の反応によりN,C,S-ピンサー鉄カルボニル錯体の合成を進めている。
(3)配位不飽和錯体形成の鍵となる光誘起CO脱離反応について、実験と計算の両面から研究を進めた。照射光の波長と反応量子収率の関係を調査し、軸位のリン配位子のπ受容性増大が有効励起波長の長波長化に有効であることを明らかにした。また、DFT計算の結果を含めて総合的に解析することで、CO脱離に有効な遷移の帰属を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

N,C,S-ピンサー鉄(III)錯体の光照射によるCO脱離反応について、実験と計算の両面から研究を進め、軸配位子のπ受容性と有効な遷移の関係を解明することができた。この成果は今後の分子設計において非常に有用な指針となる。一方、水素化反応に関しては、ヒドリド錯体の生成は認められるものの、触媒的水素化反応には至っていない。そこでチオラートメタラサイクル錯体の安定性を改善するため、新規配位子を用いた鉄錯体の開発を進め、その一部を論文として報告することができた。総合的に判断すると、おおむね順調に進んでいるといえる。

今後の研究の推進方策

水素分子との反応によりヒドリド種が生成した錯体については、さらに反応条件を検討し、触媒的水素化反応への展開を図る。また、これまでに得られた光誘起CO脱離反応の知見を基に、複数のメタラサイクルで安定化された新規チオラート鉄錯体を合成する。新規鉄錯体についても水素化触媒としての機能を評価する。

次年度使用額が生じた理由

グローブボックス用触媒の交換を予定していたが、まだ使用可能な状態と判断して交換を見送ったため、次年度使用額が生じた。来年度は異動により、ガラス器具や機器類の購入費用がかさむことが予想されるため、繰越金を物品費として使用する予定である。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Iron carbonyl complexes of N,C,S-pincer ligands with a pendant thioether arm: Synthesis, structures and reactivity2018

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Hirotsu, Kiyokazu Santo, Yui Tanaka, Isamu Kinoshita
    • 雑誌名

      Polyhedron

      巻: 143 ページ: 201~208

    • DOI

      10.1016/j.poly.2017.10.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon-Sulfur Bond Cleavage Reactions of Quinolyl-Substituted Thiophenes with Iron Carbonyls2017

    • 著者名/発表者名
      Takumi Matsunaga, Isamu Kinoshita, Masakazu Hirotsu
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 36 ページ: 2228~2236

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.7b00280

    • 査読あり
  • [学会発表] 光応答性CO放出錯体の合成とタンパク質との複合化2017

    • 著者名/発表者名
      楠本竜也, 中島洋, 廣津昌和, 中江豊崇
    • 学会等名
      錯体化学会第67回討論会
  • [学会発表] チオフェン誘導体を用いたπ架橋チオラート鉄カルボニル錯体の合成2017

    • 著者名/発表者名
      石本有佳梨, 中島洋, 廣津昌和
    • 学会等名
      錯体化学会第67回討論会
  • [学会発表] かさ高い置換基をもつチオラート鉄メタラサイクル錯体の合成と反応2017

    • 著者名/発表者名
      中村佳輔, 中島洋, 廣津昌和
    • 学会等名
      錯体化学会第67回討論会
  • [学会発表] 生体内での利用を目指した光応答性一酸化炭素放出鉄錯体の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中江豊崇, 廣津昌和, 中島洋
    • 学会等名
      錯体化学会第67回討論会
  • [学会発表] チオフェン誘導体を用いたπ架橋チオラート鉄カルボニル錯体の合成2017

    • 著者名/発表者名
      石本有佳梨, 中島洋, 廣津昌和
    • 学会等名
      先端錯体工学研究会2017年度年会
  • [学会発表] 鉄(III)カルボニル錯体を利用した長波長光で誘起可能な一酸化炭素放出分子の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中江豊崇, 廣津昌和, 中島洋
    • 学会等名
      先端錯体工学研究会2017年度年会
  • [学会発表] Thiolate Iron Carbonyl Complexes of N,C,S-Tridentate Ligands Derived from Thiophenes with N-Donor Groups2017

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Hirotsu
    • 学会等名
      International Symposium on Pure & Applied Chemistry (ISPAC) 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Carbon-Monoxide-Releasing Iron Carbonyl Complexes with an N,C,S-Tridentate Ligand Induced by Light in the Biotransparent Range2017

    • 著者名/発表者名
      中江豊崇, 廣津昌和, 中島洋
    • 学会等名
      第27回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
  • [学会発表] 生体透過性の高い光により励起可能な一酸化炭素放出鉄カルボニ錯開発を目指して2017

    • 著者名/発表者名
      中江豊崇, 廣津昌和, 中島洋
    • 学会等名
      第44回生体分子科学討論会
  • [学会発表] 生体透過性の高い光に応答して一酸化炭素を放出する鉄(III)カルボニル錯体の開発2017

    • 著者名/発表者名
      中江豊崇, 廣津昌和, 中島洋
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ
  • [学会発表] Synthesis of Thiophene-Bridged Iron Carbonyl Complexes Derived from Quinolyl-Substituted Thiophenes2017

    • 著者名/発表者名
      Yukari Ishimoto, Hiroshi Nakajima, Masakazu Hirotsu
    • 学会等名
      The 24th International SPACC Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of iron-based CO-releasing molecules inducible by longer wavelength light2017

    • 著者名/発表者名
      Toyotaka Nakae, Masakazu Hirotsu, Hiroshi Nakajima
    • 学会等名
      The 24th International SPACC Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Reactivity and Redox Properties of Thiolate Iron Metallacyclic Complexes Derived from Functionalized Thiophenes2017

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Hirotsu
    • 学会等名
      The 2nd International RINS Symposium
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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