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2022 年度 実績報告書

光反応を用いた新規窒素固定反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K05680
研究機関東京大学

研究代表者

田邉 資明  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (20384737)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード4-アルキル-1,4-ジヒドロピリジン / 窒素固定 / ボリル化 / プロパルギル位置換反応 / 光レドックス触媒 / ボリルアミン / 常温常圧 / 可視光
研究実績の概要

当研究室では、常温常圧で窒素分子をアンモニアや、アンモニア等価体であるシリルアミンへと触媒的に変換する反応の開発に成功して来たが、常温常圧で窒素分子を直接ほかの含窒素化合物へと変換する反応は報告が限られており、そのほとんどは当量反応に留まっていた。そこで当研究室で開発してきた種々のモリブデン錯体を触媒として用いた、窒素分子のボリルアミンへの触媒的な変換反応を検討したところ、ピリジン骨格を基盤とするPNP型ピンサー配位子を有するモリブデンの架橋型窒素錯体またはその前駆体を触媒として用いた場合、触媒的にボリルアミンが生成することを見出した。
また、光誘起電子移動触媒と光学活性二核ルテニウム触媒、化学量論量のルイス酸を用いたプロパルギルアルコールの不斉アルキル化反応を開発した。様々な置換基を有するプロパルギルアルコール、4-アルキル-1,4-ジヒドロピリジンを基質として用いることが可能であり、高いエナンチオ選択性かつ高い収率で、プロパルギル位に不斉四級炭素を有するプロパルギル位アルキル化生成物を合成することに成功した。これまでエナンチオ選択的なプロパルギル位アルキル化反応の反応基質は、官能基などによって活性化されたアルキル化剤に限られており、本研究成果は汎用性の高いアルキル化剤によるプロパルギルアルコールのエナンチオ選択的プロパルギル位アルキル化反応の最初の成功例であるとともに、光電子移動触媒および遷移金属触媒を用いた、プロパルギルアルコールのラジカル反応剤によるエナンチオ選択的プロパルギル位置換反応の最初の成功例でもある。プロパルギル位に不斉四級炭素を構築する手段として、4-アルキル-1,4-ジヒドロピリジン由来のアルキルラジカルを利用する新しい合成手法を生み出したといえる。

備考

日本経済新聞、日刊工業新聞、マイナビニュースで紹介

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (1件) 図書 (1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Interplay of diruthenium catalyst in controlling enantioselective propargylic substitution reactions with visible light-generated alkyl radicals2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yulin、Tanabe Yoshiaki、Kuriyama Shogo、Sakata Ken、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 ページ: 859/1~16

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36453-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recent advances in catalytic nitrogen fixation using transition metal?dinitrogen complexes under mild reaction conditions2022

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

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: 472 ページ: 214783~214783

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214783

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoredox‐ and Nickel‐Catalyzed Hydroalkylation of Alkynes with 4‐Alkyl‐1,4‐dihydropyridines: Ligand‐Controlled Regioselectivity2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yulin、Tanabe Yoshiaki、Kuriyama Shogo、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Chemistry ? A European Journal

      巻: 28 ページ: e202200727/1~11

    • DOI

      10.1002/chem.202200727

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分子触媒を用いた常温・常圧でのアンモニア合成の最先端研究2022

    • 著者名/発表者名
      田辺資明, 西林仁昭
    • 雑誌名

      ペトロテック = Petrotech : 石油学会情報誌

      巻: 45 ページ: 768~772

  • [雑誌論文] Interplay of diruthenium catalyst in controlling enantioselective propargylic substitution reactions with visible light-generated alkyl radicals2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yulin、Tanabe Yoshiaki、Kuriyama Shogo、Sakata Ken、Nishibayashi Yoshiaki
    • 雑誌名

      Research Square

      巻: 2022 ページ: rs-2136678/1~47

    • DOI

      10.21203/rs.3.rs-2136678/v1

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Photoredox- and Ruthenium-Catalyzed Enantioselective Propargylic Alkylation of Propargylic Alcohols with 4-Alkyl-1,4-dihydropyridines2022

    • 著者名/発表者名
      Yulin Zhang, Yoshiaki Tanabe, Shogo Kuriyama, Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      第68回有機金属化学討論会
  • [図書] アンモニアを用いた水素エネルギーシステム《普及版》2022

    • 著者名/発表者名
      小島由継
    • 総ページ数
      239
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1585-0
  • [備考] 東京大学

    • URL

      https://www.t.u-tokyo.ac.jp/press/pr2023-02-24-001

  • [備考] 東邦大学

    • URL

      https://www.toho-u.ac.jp/press/2022_index/20230224-1270.html

  • [備考] 東京大学大学院工学系研究科

    • URL

      https://www.appchem.t.u-tokyo.ac.jp/news/20230224-1/

  • [備考] Nature Research Chemistry Community

    • URL

      https://chemistrycommunity.nature.com/posts/a-new-platform-to-construct-alkylated-quaternary-stereogenic-carbon-centers-at-the-propargylic-position-by-reaction-with-free-alkyl-radicals

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公開日: 2023-12-25  

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