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2019 年度 実績報告書

触媒的窒素固定反応における超触媒の開発と機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H01201
研究機関東京大学

研究代表者

西林 仁昭  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40282579)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードアンモニア / 窒素ガス / 水 / ヨウ化サマリウム / ホスフィン
研究実績の概要

2019年度は、開発に成功した架橋窒素分子の切断反応を鍵段階として進行する新しい反応経路による触媒的アンモニア生成反応に関する研究成果を踏まえて、これまで比較的高価で合成する必要があった還元剤やプロトン源を、安価で入手容易な化合物を用いた新たな反応系の開発に取り組んだ。特にプロトン源としては、従来の反応系では窒素錯体との反応で容易に対応するオキソ錯体が生成することが知られている水を適用し、還元剤としては一電子還元剤として有機合成化学の分野で古くから利用されてきた二ヨウ化サマリウムを用いた触媒的アンモニア合成反応の検討を行った。その結果、短時間で超高速的にアンモニアが生成することを見いだした。モリブデン錯体の配位子としては、既に開発済のPCP型ピンサー配位子が最も有効であった。これらに加えて、古くから補助配位子として利用しされてきた単座ホスフィンや二座ホスフィン等の単純な配位子でも適用可能であることを新しく見いだした。触媒能はPCP型ピンサー配位子を用いた場合に比べて低い値に留まったが。古典的な反応経路であるチャットサイクルで触媒的アンモニア生成が進行していることを示す興味深い研究成果である。また、PCP型ピンサー配位子を有するモリブデン錯体を用いた触媒的アンモニア生成反応においては、反応のスケールアップの検討を同時に行った。1Lフラスコを利用したスケールで触媒的アンモニア生成反応を行い、90%に迫る高収率でアンモニウム塩が得られることを確認する事に成功した。

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。

  • 研究成果

    (62件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 17件) 学会発表 (43件) (うち国際学会 11件、 招待講演 11件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of 1,2,4-azadiphosphole derivatives based on vanadium-catalyzed [2+2+1] cycloaddition reactions of azobenzenes with phosphaalkynes2020

    • 著者名/発表者名
      Liang Wenbin、Nakajima Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 ページ: 12730~12733

    • DOI

      10.1039/D0RA02503H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Overviews of the Preparation and Reactivity of Transition Metal-Dinitrogen Complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Tanabe Yoshiaki、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Transition Metal-Dinitrogen Complexes: Preparation and Reactivity

      巻: 00 ページ: 1~77

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent advances in catalytic silylation of dinitrogen using transition metal complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Tanabe Yoshiaki、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: 389 ページ: 73~93

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2019.03.004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Copper‐Catalyzed [3+2] Cycloaddition Reactions of Isocyanoacetates with Phosphaalkynes to Prepare 1,3‐Azaphospholes2019

    • 著者名/発表者名
      Liang Wenbin、Nakajima Kazunari、Sakata Ken、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 58 ページ: 1168~1173

    • DOI

      10.1002/anie.201812779

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of substituents on molybdenum triiodide complexes bearing PNP-type pincer ligands toward catalytic nitrogen fixation2019

    • 著者名/発表者名
      Itabashi Takayuki、Mori Ikki、Arashiba Kazuya、Eizawa Aya、Nakajima Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 48 ページ: 3182~3186

    • DOI

      10.1039/C8DT04975K

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Catalytic Reactivity of Polystyrene-supported Molybdenum Pincer Complexes toward Ammonia Formation2019

    • 著者名/発表者名
      Arashiba Kazuya、Itabashi Takayuki、Nakajima Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 ページ: 693~695

    • DOI

      10.1246/cl.190193

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic Reactivity of Molybdenum-Trihalide Complexes Bearing PCP‐Type Pincer Ligands2019

    • 著者名/発表者名
      Eizawa Aya、Arashiba Kazuya、Egi Akihito、Tanaka Hiromasa、Nakajima Kazunari、Yoshizawa Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Chemistry An Asian Journal

      巻: 14 ページ: 2091~2096

    • DOI

      10.1002/asia.201900496

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic C-H Borylation Using Iron Complexes Bearing 4,5,6,7‐Tetrahydroisoindol‐2‐ide‐Based PNP‐Type Pincer Ligand2019

    • 著者名/発表者名
      Kato Takeru、Kuriyama Shogo、Nakajima Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Chemistry An Asian Journal

      巻: 14 ページ: 2097~2101

    • DOI

      10.1002/asia.201900501

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molybdenum-catalysed ammonia production with samarium diiodide and alcohols or water2019

    • 著者名/発表者名
      Ashida Yuya、Arashiba Kazuya、Nakajima Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 568 ページ: 536~540

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1134-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic Water Oxidation Reaction with Use of Triarylaminium Radicals as Single-electron Oxidants and Pyridines as Bases2019

    • 著者名/発表者名
      Toda Hiroki、Nakajima Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 ページ: 1006~1008

    • DOI

      10.1246/cl.190333

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alkylation Reactions of Azodicarboxylate Esters with 4-Alkyl-1,4-Dihydropyridines under Catalyst-Free Conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Kazunari、Zhang Yulin、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 21 ページ: 4642~4645

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b01537

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Catalytic Reactivity of Bis(molybdenum-trihalide) Complexes Bridged by Ferrocene Skeleton toward Catalytic Nitrogen Fixation2019

    • 著者名/発表者名
      Itabashi Takayuki、Arashiba Kazuya、Tanaka Hiromasa、Konomi Asuka、Eizawa Aya、Nakajima Kazunari、Yoshizawa Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 38 ページ: 2863~2872

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.9b00263

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Copper-catalysed enantioselective intramolecular etherification of propargylic esters: synthetic approach to chiral isochromans2019

    • 著者名/発表者名
      Liu Shiyao、Nakajima Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 9 ページ: 18918~18922

    • DOI

      10.1039/c9ra03880a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molybdenum-Catalyzed Ammonia Formation Using Simple Monodentate and Bidentate Phosphines as Auxiliary Ligands2019

    • 著者名/発表者名
      Ashida Yuya、Arashiba Kazuya、Tanaka Hiromasa、Egi Akihito、Nakajima Kazunari、Yoshizawa Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 58 ページ: 8927~8932

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b01340

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Practical Synthesis of Ammonia from Nitrogen Gas, Samarium Diiodide and Water Catalyzed by a Molybdenum?PCP Pincer Complex2019

    • 著者名/発表者名
      Ashida Yuya、Kondo Shoichi、Arashiba Kazuya、Kikuchi Takamasa、Nakajima Kazunari、Kakimoto Seizo、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Synthesis

      巻: 51 ページ: 3792~3795

    • DOI

      10.1055/s-0039-1690151

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ruthenium-catalysed oxidative conversion of ammonia into dinitrogen2019

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Kazunari、Toda Hiroki、Sakata Ken、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Nature Chemistry

      巻: 11 ページ: 702~709

    • DOI

      10.1038/s41557-019-0293-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic reduction of dinitrogen to tris(trimethylsilyl)amine using rhodium complexes with a pyrrole-based PNP-type pincer ligand2019

    • 著者名/発表者名
      Kawakami Ryosuke、Kuriyama Shogo、Tanaka Hiromasa、Arashiba Kazuya、Konomi Asuka、Nakajima Kazunari、Yoshizawa Kazunari、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 55 ページ: 14886~14889

    • DOI

      10.1039/C9CC06896A

    • 査読あり
  • [学会発表] PNP型ピンサー配位子を有するモリブデン触媒を用いた水をプロトン源とした触媒的アンモニア合成反応における置換基効果2020

    • 著者名/発表者名
      光本泰知, 芦田裕也, 荒芝和也, 栗山翔吾, 中島一成, 西林仁昭
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会2020
  • [学会発表] ピンサー配位子を有する二核モリブデン錯体による窒素固定触媒サイクルの理論的研究2020

    • 著者名/発表者名
      江木晃人, 田中宏昌, 許斐明日香, 西林仁昭, 吉澤一成
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会2020
  • [学会発表] ピロール骨格PNP型ピンサー配位子を有するモリブデン錯体の合成と反応性2020

    • 著者名/発表者名
      田辺資明, 関口義也, 栗山翔吾, 中島一成, 西林仁昭
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会2020
  • [学会発表] クロム錯体を用いた温和な条件での触媒的アンモニア合成法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      芦田裕也, 西林仁昭
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会2020
  • [学会発表] Ruthenium-Catalyzed Enantioselective Propargylic Reduction of Propargylic Alcohols with Hantzsch Esters2020

    • 著者名/発表者名
      DING, Haowei; NAKAJIMA, Kazunari; SAKATA, Ken; NISHIBAYASHI, Yoshiaki
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会2020
  • [学会発表] Ruthenium-Catalyzed Enantioselective Propargylic Substitution Reactions with Phosphine Oxides2020

    • 著者名/発表者名
      LIU, Shiyao; TANABE, Yoshiaki; KURIYAMA, Shogo; SAKATA, Ken; NISHIBAYASHI, Yoshiaki
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会2020
  • [学会発表] 光誘起電子移動を鍵とするアンモニア酸化反応の開発2020

    • 著者名/発表者名
      染森皓介, 戸田広樹, 中島一成, 西林仁昭
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会2020
  • [学会発表] Palladium- and Photoredox-Catalyzed Alkylation-Cyclization Reactions of Iodoalkylalkenes with 4-Alkyl-1,4-dihydropyridines2020

    • 著者名/発表者名
      ZHANG, Yulin; NAKAJIMA, Kazunari; NISHIBAYASHI, Yoshiaki
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会2020
  • [学会発表] Catalytic Nitrogen Fixation Using Rhenium-Dinitrogen Complexes Bearing PNP Pincer Ligands2020

    • 著者名/発表者名
      MENG, Fanqiang; KURIYAMA, Shogo; NAKAJIMA, Kazunari; NISHIBAYASHI, Yoshiaki
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会2020
  • [学会発表] Synthesis and Reactivity of Manganese Complexes Bearing Anionic Pincer Ligands toward Nitrogen Fixation2020

    • 著者名/発表者名
      WEI, Shenglan; KURIYAMA, Shogo; NAKAJIMA, Kazunari; NISHIBAYASHI, Yoshiaki
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会2020
  • [学会発表] Manganese-catalyzed oxidative conversion of ammonia into dinitrogen2020

    • 著者名/発表者名
      TODA, Hiroki; NAKAJIMA, Kazunari; SAKATA, Ken; NISHIBAYASHI, Yoshiaki
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会2020
  • [学会発表] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦2020

    • 著者名/発表者名
      西林仁昭
    • 学会等名
      筑波大学理工学群化学類講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦2020

    • 著者名/発表者名
      西林仁昭
    • 学会等名
      特許庁技術研修
    • 招待講演
  • [学会発表] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦 「窒素社会」の実現に向けて2020

    • 著者名/発表者名
      西林仁昭
    • 学会等名
      応用化学科談話会
    • 招待講演
  • [学会発表] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦2020

    • 著者名/発表者名
      西林仁昭
    • 学会等名
      分子研コロキウム
    • 招待講演
  • [学会発表] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦2020

    • 著者名/発表者名
      西林仁昭
    • 学会等名
      豊田工業大学シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Ruthenium-Catalyzed Oxidative Conversion of Ammonia into Dinitrogen2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Toda, Kazunari Nakajima, Ken Sakata, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      Nature 150th Anniversary Sympodium
    • 国際学会
  • [学会発表] レニウム窒素錯体を用いた窒素分子からの触媒的アンモニアおよびシリルアミン生成反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      孟凡強,栗山翔吾,中島一成, 西林仁昭
    • 学会等名
      第8回JACI/GSCシンポジウム
  • [学会発表] 4-アルキル-1,4-ジヒドロピリジンをアルキル化試薬として用いたアゾジカルボン酸エステルとのアミノ化反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      張煜林, 中島一成, 西林仁昭
    • 学会等名
      第8回JACI/GSCシンポジウム
  • [学会発表] Synthesis and Catalytic Reactivity of Dimolybdenum Trihalide Complexes Bridged by Ferrocene Skeleton toward Catalytic Nitrogen Fixation2019

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Itabashi, Kazuya Arashiba, Hiromasa Tanaka, Akihito Egi, Aya Eizawa, Kazunari Nakajima, Kazunari Yoshizawa, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      The 20th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis
    • 国際学会
  • [学会発表] Ammonia Formation with Alcohols and Water as Proton Sources by Using Molybdenum Catalysts2019

    • 著者名/発表者名
      Yuya Ashida, Kazuya Arashiba, Kazunari Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      The 20th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis
    • 国際学会
  • [学会発表] Copper-catalyzed enantioselective intramolecular etherification of propargylic esters: Synthetic approach to chiral isochromans2019

    • 著者名/発表者名
      Shiyao Liu, Kazunari Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      The 20th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of 1,3-Azaphospholes Based on Copper-Catalyzed [3+2] Cycloaddition Reactions of Phosphaalkynes with Isocyanoacetates2019

    • 著者名/発表者名
      Wenbin Liang, Kazunari Nakajima, Ken Sakata, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      The 20th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis
    • 国際学会
  • [学会発表] Ruthenium-Catalyzed Oxidative Conversion of Ammonia into Dinitrogen2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Toda, Kazunari Nakajima, Ken Sakata, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      The 20th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis
    • 国際学会
  • [学会発表] モリブデン錯体を触媒とした直接的 N≡N 結合切 断による窒素固定機構の理論的研究2019

    • 著者名/発表者名
      田中宏昌, 荒芝和也, 永澤彩, 中島一成, 西林仁昭, 吉澤一成
    • 学会等名
      第66回有機金属化学討論会
  • [学会発表] 銅触媒を用いたプロパルギルエステルのエナンチオ選択的分子内エーテル化反応2019

    • 著者名/発表者名
      劉詩堯, 中島一成, 西林 仁昭
    • 学会等名
      第66回有機金属化学討論会
  • [学会発表] ルテニウム触媒を用いたアンモニア酸化反応に関するDFT計算2019

    • 著者名/発表者名
      坂田 健, 戸田 広樹, 中島 一成, 西林 仁昭
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
  • [学会発表] PNP 型ピンサー配位子を有するロジウム窒素錯体を用いた窒素分子の触媒的シリル化反応2019

    • 著者名/発表者名
      川上亮祐, 荒芝和也, 栗山翔吾, 中島一成, 西林仁昭
    • 学会等名
      第23回ケイ素化学協会シンポジウム
  • [学会発表] ルテニウム錯体を用いた触媒的なアンモニア酸化反応2019

    • 著者名/発表者名
      戸田 広樹, 中島 一成, 坂田 健, 西林 仁昭
    • 学会等名
      第52回酸化反応討論会
  • [学会発表] Catalytic Reduction of Dinitrogen to Ammonia and N(SiMe3)3 Using Rhenium Complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Fanqiang Meng, Shogo Kuriyama, Kazunari Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
    • 国際学会
  • [学会発表] モリブデン触媒を用いたアルコール及び水をプロトン源とするアンモニア合成反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      芦田裕也, 荒芝和也, 中島一成, 西林 仁昭
    • 学会等名
      第66回有機金属化学討論会
  • [学会発表] モリブデン錯体を用いたアルコール及び水をプロトン源とする触媒的アンモニア合成反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      芦田裕也, 荒芝和也, 中島一成, 西林仁昭
    • 学会等名
      第124回触媒討論会
  • [学会発表] Nickel- and Photoredox-Catalyzed Alkylation Cyclization Reactions of Alkynes with 4-Alkyl-1,4-dihydropyridines2019

    • 著者名/発表者名
      Yulin Zhang, Kazunari, Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      錯体化学会 第69回討論会
  • [学会発表] Ruthenium-Catalyzed Oxidative Conversion of Ammonia into Dinitrogen2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Toda, Kazunari Nakajima, Ken Sakata, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      錯体化学会 第69回討論会
  • [学会発表] Synthesis of heterophospholes based on transition metal catalyzed cycloaddition reactions2019

    • 著者名/発表者名
      Wenbin Liang, Kazunari Nakajima, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      錯体化学会 第69回討論会
  • [学会発表] 水をプロトン源とする触媒的アンモニア合成反応における置換基効果2019

    • 著者名/発表者名
      水島拓郎, 永澤彩, 芦田裕也, 荒芝和也, 中島一成, 西林仁昭
    • 学会等名
      錯体化学会 第69回討論会
  • [学会発表] 遷移金属触媒を用いた新規ヘテロホスホール合成法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      梁 聞斌, 中島一成, 西林 仁昭
    • 学会等名
      第46回有機典型元素化学討論会
  • [学会発表] Transition Metal-Catalyzed Reduction of Molecular Dinitrogen into Ammonia under Ambient Conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      錯体化学会第69回討論会
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦2019

    • 著者名/発表者名
      西林仁昭
    • 学会等名
      CREST講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦2019

    • 著者名/発表者名
      西林仁昭
    • 学会等名
      近畿化学協会有機金属部会第3回例会
    • 招待講演
  • [学会発表] Transition Metal-Catalyzed Reduction of Molecular Dinitrogen into Ammonia under Ambient Conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      12th China-Japan Joint Symposium on Metal Cluster Compounds
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molybdenum-Catalyzed Reduction of Molecular Dinitrogen into Ammonia under Ambient Conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Transition Metal-Catalyzed Reduction of Molecular Dinitrogen into Ammonia under Ambient Conditions2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Transition Metal-Dinitrogen Complexes: Preparation and Reactivity2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Nishibayashi
    • 総ページ数
      481
    • 出版者
      Wiley-VCH
  • [備考] 東京大学 西林研究室

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nishiba/

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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