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2014 年度 実施状況報告書

非白金族元素による実践的有機合成を指向した多点固定化触媒設計

研究課題

研究課題/領域番号 25810056
研究機関北海道大学

研究代表者

岩井 智弘  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30610729)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードホスフィン配位子 / ポリスチレン / 固相担持 / ニッケル / 不均一系触媒 / クロスカップリング
研究実績の概要

本研究では、実施者が独自に研究を進めている「固相多点担持ホスフィン配位子に基づく高活性不均一系金属触媒の創製」を鍵とし、非白金元素触媒による実践的有機合成手法の開発を目的としている。本年度は、新たな固定化ビスホスフィン配位子の合成と、ニッケルを触媒とするクロスカップリング反応への適用に取り組み、以下のような顕著な成果を得た。

ポリスチレン四点架橋ビスホスフィン(PS-DPPBz)は、1,2-ビス[ビス(p-スチリル)ホスフィノ]ベンゼンを架橋剤として用い、スチレン類とのラジカル懸濁重合により合成した。得られた不溶性ビーズ状ポリマーは、トルエンやテトラヒドロフランなどに対して優れた膨潤特性を示した。31P CP/MAS NMR測定による金属錯化挙動の解析から、PS-DPPBzは金属と配位子ユニットの1:1型錯体を選択的に形成することが明らかとなった。

PS-DPPBz配位子が、1,3-アゾール類とフェノール誘導体とのニッケル触媒C-H/C-O型クロスカップリング反応(JACS, 2011, 134, 169)に有効であることを見出した。対応する均一系配位子である1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)ベンゼンや、以前に実施者が開発したポリスチレン三点架橋トリアリールホスフィンを用いると、反応はほとんど進行しない。このことから、ビスホスフィン配位子の固定化が、本反応における高い触媒活性の発現に重要であることが明らかとなった。

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

ポリスチレン四点架橋ビスホスフィンを合成し、この固定化ニッケル触媒が1,3-アゾール類とフェノール誘導体とのC-H/C-O型クロスカップリングに有効であることを見出した。この研究成果は、非白金族元素触媒による実践的有機合成手法の開発を大きく推進するものであると期待される。

今後の研究の推進方策

ポリスチレン四点架橋ビスホスフィン配位子を用いたニッケル触媒による分子変換反応の開発を引き続き行う。これと並行して、他の第一遷移系列金属(コバルト・鉄・銅など)を用いた不均一系触媒反応への適用を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

平成27年3月に物品等を購入済みであるが、本学の会計システムの仕様上、4月以降の支払となるため、次年度使用額が生じている。

次年度使用額の使用計画

上記の理由により、当該助成金はすでに使用済みであり、次年度の使用予定はない。次年度は、固相多点担持触媒系を用いた反応開発を中心に研究を実施する予定であり、金属塩などの試薬類や反応容器用のガラス器具類の購入を予定している。また、次年度は本研究課題実施期間の最終年度であることから、研究経費を成果発表のための旅費や、学会誌投稿費として使用することを計画している。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Silica-Supported Tripod Triarylphosphane: Application to Transition Metal Catalyzed C(sp3)-H Borylations.2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Iwai, Ryo Murakami, Tomoya Harada, Soichiro Kawamorita and Masaya Sawamura
    • 雑誌名

      Advanced Synthesis & Catalysis

      巻: 356 ページ: 1563-1570

    • DOI

      10.1002/adsc.201301147

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stereoselective C-H Borylations of Cyclopropanes and Cyclobutanes with Silica-supported Monophosphane-Ir Catalysts2014

    • 著者名/発表者名
      Ryo Murakami, Kiyoshi Tsunoda, Tomohiro Iwai and Masaya Sawamura
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 20 ページ: 13127-13131

    • DOI

      10.1002/chem.201404362

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transition-Metal Catalysis with Hollow-Shaped Triethynylphosphine Ligands2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Iwai, and Masaya Sawamura
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 87 ページ: 1147-1160

    • DOI

      10.1246/bcsj.20140186

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] パラジウム触媒による2-アルキルピリジン類の側鎖C(α)位アリル化反応2015

    • 著者名/発表者名
      村上遼・岩井智弘・澤村正也
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学(船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] 単層グラフェン修飾酸化チタン電極の光整流特性2015

    • 著者名/発表者名
      角田圭・高橋諒丞・鈴木健太郎・保田諭・岩井智弘・澤村正也・村越敬、”単層グラフェン修飾酸化チタン電極の光整流特性
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学(船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] Development of Multifold Cross-linked Polystyrene Bisphosphine Hybrids and Its Application to Nickel-catalyzed Cross-coupling Reactions2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Harada, Tomohiro Iwai, Masaya Sawamura
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学(船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] 表面固定化Ir触媒による高位置選択的C-Hホウ素化反応に関する理論的研究:GRRM/SC-AFIR法の応用2015

    • 著者名/発表者名
      高敏・前田理・村上遼・岩井智弘・澤村正也・武次徹也
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学(船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] Ir-Catalyzed C-H Borylations of Cyclopropanes and Cyclobutanes with a Silica-supported Monophosphine Ligands2014

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Tsunoda, Ryo Murakami, Tomohiro Iwai, Masaya Sawamura
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on AMBITIOUS LEADER'S PROGRAM Fostering Future Leaders to Open New Frontiers in Materials Science “Ambition Across the Disciplines"
    • 発表場所
      Hokkaido University (Sapporo)
    • 年月日
      2014-12-11 – 2014-12-12
  • [学会発表] Medium-sized Ring Formation through Gold(I) Catalysis with Hollow-shaped Phosphine Ligands2014

    • 著者名/発表者名
      Masaya Sawamura, Tomohiro Iwai, Masahiro Ueno, Hiori Okochi
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia (ICCEOCA-9)
    • 発表場所
      Eastin Hotel Petaling Jaya (Malasia)
    • 年月日
      2014-12-01 – 2014-12-05
  • [学会発表] Directed C-H Borylations of Cyclopropanes and Cyclobutanes Catalyzed by Silica-supported Monophosphine-Ir Complexes2014

    • 著者名/発表者名
      Ryo Murakami, Kiyoshi Tsunoda, Tomohiro Iwai, Masaya Sawamura
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Organometallics and Catalysis
    • 発表場所
      Todaiji Temple Cultural Center (Nara)
    • 年月日
      2014-10-26 – 2014-10-29
  • [学会発表] シリカ担持モノホスフィン-イリジウム触媒によるシクロプロパンおよびシクロブタン類の立体選択的C-Hホウ素化反応2014

    • 著者名/発表者名
      村上遼・角田圭・岩井智弘・澤村正也
    • 学会等名
      第61回有機金属化学討論会
    • 発表場所
      九州大学(福岡市)
    • 年月日
      2014-09-23 – 2014-09-25
  • [学会発表] Ir-Catalyzed C-H Borylations of Cyclopropanes and Cyclobutanes with a Silica-supported Monophosphine Ligand2014

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Tsunoda, Ryo Murakami, Tomohiro Iwai, and Masaya Sawamura
    • 学会等名
      XXVI International Conference on Organometallic Chemistry (ICOMC 2014)
    • 発表場所
      Royton Sapporo Hotel (Hokkaido)
    • 年月日
      2014-07-13 – 2014-07-18
  • [学会発表] ポリスチレン三点架橋ホスフィンによる遷移金属錯体触媒の反応場制御2014

    • 著者名/発表者名
      原田友哉・島田肇・岩井智弘・澤村正也
    • 学会等名
      第26回 万有札幌シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2014-07-05 – 2014-07-05
  • [学会発表] Control of Catalytic Environment of Transition-Metal Complexes with Threefold Cross-Linked Polystyrene-Phosphine Hybrids2014

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Harada, Hajime Shimada, Tomohiro Iwai, Masaya Sawamura
    • 学会等名
      3rd FCC International Symposium
    • 発表場所
      Hokkaido University (Sapporo)
    • 年月日
      2014-06-13 – 2014-06-14
  • [学会発表] Heteroatom-directed C(sp3)-H Borylations with a Silica-supported Monophosphine-Ir Catalyst2014

    • 著者名/発表者名
      Ryo Murakami, Tomohiro Iwai, and Masaya Sawamura
    • 学会等名
      3rd FCC International Symposium
    • 発表場所
      Hokkaido University (Sapporo)
    • 年月日
      2014-06-13 – 2014-06-14
  • [備考] 澤村研究室 北海道大学

    • URL

      http://wwwchem.sci.hokudai.ac.jp/~orgmet/

  • [産業財産権] 高分子遷移金属錯体、その製造方法及びその利用2015

    • 発明者名
      澤村正也、岩井智弘、原田友哉
    • 権利者名
      国立大学法人北海道大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-046761
    • 出願年月日
      2015-03-10

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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