| 研究課題/領域番号 |
19K05504
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
田原 淳士 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (50713145)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 有機金属化学 / 錯体化学 / C-H結合活性化 / 金属-配位子協同作用 / σ-CAM |
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| 研究実績の概要 |
配向基を持たない単純アルカンやアレーンのC-H結合活性化および触媒的官能基化は次世代の触媒反応として精力的に研究されているが、達成のための明確な触媒設計指針は限られる。その一方で、一部のIr/Rh触媒系を用いて、温和な条件でのアルカン・アレーンの脱水素ホウ素化が報告されている。これは系内で発生する金属-ホウ素結合の働きによってC-H結合活性化の素反応における活性化障壁が軽減されるためと考えられている。本研究ではこの知見に基づき、活性種の構造を指向した配位子設計を着想し、基質としてではなく配位子としてホウ素骨格が導入された多座配位子を有する新規錯体を合成し、単純アルカンやアレーンの活性化および分子変換反応の達成を目的とする。
2020年度はSTAGE I～IIIへの展開を想定していたが、新型コロナウイルスおよび緊急事態宣言の影響により研究室への入室が制限され、引き続きSTAGE I の計算科学による分子設定をリモートワークにより実施した。その過程で、支持配位子部位、反応部位、それらをつなぐリンカー部位を種々比較し、錯形成が可能な配位子や、律速段階として予想される単純アルカン / アレーン類のC-H結合活性化過程において最も効果的な配位子の候補を選定することに成功した。
また緊急事態宣言解除後、研究室への入室規制が緩和され始めてからは、実際の配位子合成に取り組んだ。興味深いことに反応点として想定していた原子上のみならず、リンカーとして用いたヘテロ原子上においても基質補足能を有することが明らかとなった。本知見を基に、次年度より実際の錯体合成および反応開発へと展開する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2020年度はSTAGE I～IIIへの展開を想定していたが、新型コロナウイルスおよび緊急事態宣言の影響により研究室への入室が制限され、実験を実施することが叶わず、計算科学を主体とした研究活動となった。また参加を予定していた学会(有機金属化学討論会など)の多くが中止となり、研究成果を発信することも不十分となった。実験こそ実施できていないものの、計算科学を駆使して、リモートワークにより分子設計の精査が達成されている。また、一方で、緊急事態宣言解除後に再開した研究活動から、研究計画当初では想定していなかった分子の挙動が新規に発見されるなど、一部計画以上の展開を見出している。これらの知見を集結させ、次年度以降の実験を効率的に遂行する。
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| 今後の研究の推進方策 |
計算科学で得た配位子設計方針、ならびに配位子合成の過程において新規に見出された挙動をもとに、効率的にSTAGE II, III を実行する。特に後者については、本研究計画で想定した配位子設計を凌駕する機能発現が期待されることから、新たな研究提案への展開を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルスおよびそれに伴う緊急事態宣言の発令に伴い、所属機関への入構および研究活動が著しく制限され、計算科学などのリモートワークで研究活動を行った。また参加予定だった学会の多くが中止となり、旅費の使用機会が消失した。
次年度は現在、最低限の配慮をしつつ実験などの研究活動を実施可能な状態にあるため、今年度予定していた実験を実施する。
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