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2023 年度 実施状況報告書

二核コバルト触媒による水素分子の活性化と窒素分子還元反応への応用

研究課題

研究課題/領域番号 22K05134
研究機関沖縄科学技術大学院大学

研究代表者

竹林 智司  沖縄科学技術大学院大学, サイエンステクノロジーグループ, サイエンス・テクノロジーアソシエイト (10609283)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワードコバルト / NHC配位子 / 水素化 / 水素移動反応 / コバルトセン / メタロセン
研究実績の概要

本年度は本研究を進めていく過程で発見した21の形式価電子を有するコバルトセン化合物の合成と解析を論文として発表した。この結果はこれまで不可能と考えられていた19電子コバルトセン化合物への配位を可能にした最初の例であり、現在この結果を基にこれまでにない特性を持つメタロセン化合物の開発を行っている。
本研究課題の当初の目的である、コバルト化合物を用いた水素分子の活性化とその利用においては、水素分子の活性化によって得られたコバルトヒドリド錯体が水素移動反応において高い活性を示すことを見出し、それを用いた新規触媒反応の開発を行った。またこの研究過程で鉄化合物を用いても同様の反応が可能であることを見出し、現在その触媒反応への応用を模索中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初計画していたコバルト化合物を用いた水素分子の活性化とそれを用いた新規触媒反応の開発に成功している。窒素分子の還元反応には至っていないが、窒素分子と同様に水素移動反応への反応性の低い有機分子の触媒的水素化反応に成功している。さらに鉄化合物が本研究で開発したコバルト触媒をしのぐ最も反応性の高い、水素移動反応触媒であることを見出している。また本研究の派生研究としてこれまでにない、18以上の形式価電子をもつ遷移金属化合物への配位を利用した新しい配位化学の概念を見出した。

今後の研究の推進方策

1.本年度明らかにしたコバルト化合物を用いた水素移動反応による水素化反応に関する研究をまとめ、その論文発表を行う。
2.鉄触媒を用いた水素移動反応による水素化反応を発展させることで、窒素分子の水素化還元反応を実現する。
3.本年度明らかにした他のメタロセン化合物を用いた新規配位化学の研究結果をまとめその論文発表を行う。

次年度使用額が生じた理由

本年度は論文の作成とその修正にに多くの時間を要したため、使用額が予想より下回った。本年度はコバルト、鉄触媒を用いた研究とその発表を予定しているため、それに必要な物品費、旅費として次年度使用額を使用予定です。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] Justus Liebig University Giessen(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Justus Liebig University Giessen
  • [国際共同研究] FRC Kazan Scientific Center(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      FRC Kazan Scientific Center
  • [雑誌論文] Stable π-Extended Thio[7]helicene-Based Diradical with Predominant Through-Space Spin-Spin Coupling2024

    • 著者名/発表者名
      Hao Wu, Hiroki Hanayama, Max Coehlo, Yanwei Gu, Ze-Hua Wu, Satoshi Takebayashi, Gerhard Jakob, Serhii Vasylevskyi, Dieter Schollmeyer, Mathias Klaui, Gregory Pieters, Martin Baumgarten, Klaus Mullen, Akimitsu Narita, Zijie Qiu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 146 ページ: 7480-7486

    • DOI

      10.1021/jacs.3c12840

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis and characterization of a formal 21-electron cobaltocene derivative2023

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Takebayashi, Jama Ariai, Urs Gellrich, Sergey V. Kartashov, Robert R. Fayzullin, Hyung-Been Kang, Takeshi Yamane, Kenji Sugisaki, Kazunobu Sato
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41467-023-40557-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 6,6′-Biindeno[1,2-b]anthracene: An Open-Shell Biaryl with High Diradical Character2023

    • 著者名/発表者名
      Xiushang Xu, Satoshi Takebayashi, Hiroki Hanayama, Serhii Vasylevskyi, Takatsugu Onishi, Tatsuhiko Ohto, Hirokazu Tada, Akimitsu Narita
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 145 ページ: 3891-3896

    • DOI

      10.1021/jacs.2c13890

    • 査読あり
  • [学会発表] Synthesis of a 21-electron cobaltocene derivative2023

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Takebayashi
    • 学会等名
      25th Conference on Organometallic Chemistry (EuCOMC)
    • 国際学会
  • [学会発表] Formal 21-electron cobaltocene and 20-electron ferrocene derivatives2023

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Takebayashi
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Organometallic Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and characterization of a formal 21-electron cobaltocene derivative2023

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Takebayashi
    • 学会等名
      73rd Japan Society of Coordination Chemistry Conference
  • [備考] Satoshi Takebayashi

    • URL

      https://groups.oist.jp/stg/satoshi-takebayashi

  • [産業財産権] Iron-Catalyzed Metathesis Polymerization of Olefins2023

    • 発明者名
      Satoshi Takebayashi
    • 権利者名
      Satoshi Takebayashi
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      WO/2023/012789
    • 外国

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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