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2019 年度 実績報告書

マンガン4価サレン錯体の配位子場による不斉構造の制御とその分子機構の解明

公募研究

研究領域配位アシンメトリー:非対称配位圏設計と異方集積化が拓く新物質科学
研究課題/領域番号 19H04581
研究機関奈良女子大学

研究代表者

藤井 浩  奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (80228957)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード次亜塩素酸 / 不斉構造 / サレン錯体 / 反応中間体
研究実績の概要

最も優れた不斉触媒の一つであるJacobsen触媒は、2,4位にt-ブチル基をもつサリチルアルデヒドとシクロへキシルジアミンから合成されたシッフ塩基錯体であり、金属イオンに配位するエチレンジアミン部位に不斉炭素を有している。Jacobsen触媒は非常に高い不斉収率を与えるため、不斉選択性の分子機構が古くより注目されて研究が行われている。Jacobsen配位子はほとんど平面的な構造をしていることが明らかとなり、どのようにして高い不斉選択性を獲得しているのかという問題は未解明のままである。我々は、この問題を解明するための鍵は反応中間体となる高原子価状態のJacobsen触媒にあると考え、マンガン3価Jacobsen触媒やコバルト2価Jacobsen触媒から高原子価状態の錯体の合成を試みた。その結果、高原子価状態では不斉構造に変化していることを見いだした。さらにマンガン4価Jacobsen触媒に酸化剤であるヨードソメシチレンが付加した錯体の合成と構造解析に初めて成功し、不斉構造に変化していることを見いだした。さらにこの知見を基盤に、軸配位子の配位力はマンガン錯体のどのような因子に影響を与えて構造変化を誘導しているのかという問題の解明をめざした。本年度、p-位のtBu基を塩素と臭素に置換したジクロロマンガン4価錯体の合成と構造解析を行った。tBu基をもつジクロロマンガン4価サレン錯体はほとんど平面構造をとるのに対して、塩素体、臭素体の構造は、配位子のフェニル環が上下に回転した不斉構造をとることが明らかとなった。この結果は、錯体の不斉構造変化は、軸配位子だけでなくサレン配位子の電子的効果によっても誘導できることを示した。マンガン周りの電子的影響のバランスが崩れることにより不斉構造変化が誘発されるという今後の作業仮説をえることができた。

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

本年度に計画していた実験をほぼ進めることができた。得られた結果は、我々の提唱した不斉構造変化の機構を支持するものであった。またマンガン周りの電子的影響のバランスが崩れることにより不斉構造変化が誘発されるという今後の作業仮説をえることができた。

今後の研究の推進方策

マンガン周りの電子的影響のバランスが崩れることによる不斉構造変化をさらに検証するため、サレン配位子に強い電子求引性基を導入する。さらに次亜塩素酸が配位した錯体の構造をEXAFSなどのX線分光法を用いて検討する。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Spectroscopic Evidence for Acid-Catalyzed Disproportionation Reaction of Oxoiron(IV) Porphyrin to Oxoiron(IV) Porphyrin π-Cation Radical and Iron(III) Porphyrin2020

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa Kana、Honda Yuki、Fujii Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 142 ページ: 4980~4984

    • DOI

      10.1021/jacs.9b13503

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of External Electric Fields on the Oxidation Reaction of Olefins by Fe(IV)OCl Porphyrin Complexes2020

    • 著者名/発表者名
      Zhifeng Ma, Naoki Nakatani, Hiroshi Fujii, and Masahiko Hada
    • 雑誌名

      Bull. Chem Soc. Jpn.

      巻: 93 ページ: 187-193

    • DOI

      10.1246/bcsj.20190293

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Small Reorganization Energy for Ligand-Centered Electron-Transfer Reduction of Compound I to Compound II in Heme Model Study2019

    • 著者名/発表者名
      Fukui Nami, Li Xiao-Xi, Nam Wonwoo, Fukuzumi Shunichi, Fujii Hiroshi
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 58 ページ: 8263-8266

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b01051

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Observation of Primary C-H Bond Oxidation by An Oxido-iron(IV) Porphyrin π-Radical Cation Complex in a Fluorinated Carbon Solvent2019

    • 著者名/発表者名
      Yuma Morimoto, Yuki, Shimaoka, Yuri, Ishimizu, Hiroshi Fujii, and Shinobu Itoh
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 58 ページ: 10863-10866

    • DOI

      10.1002/anie.201901608

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental and Theoretical Studies of the Porphyrin Ligand Effect on the Electronic Structure and Reactivity of Oxoiron(IV) porphyrin π-Cation Radical Complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Yuri Ishimizu, Zhifeng Ma, Masahiko Hada, and Hiroshi Fujii
    • 雑誌名

      J. Biol. Inrog. Chem.

      巻: 24 ページ: 483-494

    • DOI

      10.1007/s00775-019-01664-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Substitution Effects on Olefin Epoxidation Catalyzed by Oxoiron(IV) Porphyrin π-Cation Radical Complexes: A DFT Study2019

    • 著者名/発表者名
      Zhifeng Ma, Kasumi Ukaji, Naoki Nakatani, Hiroshi Fujii, and Masahiko Hada
    • 雑誌名

      J. Cmput. Chem.

      巻: 40 ページ: 1780-1788

    • DOI

      10.1002/jcc.25831

    • 査読あり
  • [学会発表] Heterolytic versus Homolytic Bond Cleavage of Hypochlorite by Iron(III) Porphyrin Complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      International Conference on Bioinspired Small Molecule Activation
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] What is an essential factor for determining the bond cleavage process of heme-bound terminal oxidant?2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      The First Asian Conference on Porphyrins, Phthalocyanines and Related Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 鉄4価オキソポルフィリン錯体の不均化反応の研究2019

    • 著者名/発表者名
      西川 佳那、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
  • [学会発表] Compound-Iモデル錯体の反応性に対する溶媒効果の研究2019

    • 著者名/発表者名
      上野 夏奈子、石水 友梨、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第69回錯体化学討論会
  • [学会発表] シトクロムP450活性部位のモデル錯体の合成の研究2019

    • 著者名/発表者名
      竹田 彩乃、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第69回錯体化学討論会
  • [学会発表] 水溶性ヘム錯体による末端酸化剤の結合開裂過程の解 明と触媒反応の応用2019

    • 著者名/発表者名
      柳井 佳苗、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第69回錯体化学討論会
  • [学会発表] Studies on the disproportionation reaction of iron(IV) oxo porphyrin complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Kana Nishikawa, Yuki Honda, Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      第69回錯体化学討論会
  • [学会発表] シトクロム P450 の活性部位のモデル錯体の反応性2019

    • 著者名/発表者名
      竹田 彩乃、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第52回酸化反応討論会
  • [学会発表] Coumpound I モデル錯体の反応性に対する溶媒効果の研究2019

    • 著者名/発表者名
      上野 夏奈子、石水 友梨、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第52回酸化反応討論会
  • [学会発表] シトクロム P450 の反応中間体モデル錯体による C-H 結合の水酸化反応の反応機構2019

    • 著者名/発表者名
      岡田 沙樹、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第52回酸化反応討論会
  • [学会発表] ヘム錯体による末端酸化剤の O-X 結合開裂過程の制御機構2019

    • 著者名/発表者名
      藤井 浩、横田 紗和子、柳井 佳苗
    • 学会等名
      第52回酸化反応討論会
  • [学会発表] Light-driven and mediator-free hydrogen evolution using a combination of a photosensitizer and recombinant Esherichia coli whole-cell biocatalyst2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Honda,Yuka Shinohara,Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      日本化学会第100回春季年会
  • [学会発表] マンガン5価オキソポルフィリンモノ錯体の合成と反応性の研究2019

    • 著者名/発表者名
      加藤木優里、本田裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      日本化学会第100回春季年会
  • [図書] 錯体化合物辞典 錯体化学会編集2019

    • 著者名/発表者名
      藤井 浩  他255名
    • 総ページ数
      1000
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      978-254-14105-4 C3543
  • [備考] 奈良女子大学 生物無機化学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.chem.nara-wu.ac.jp/~fujii/index.html

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公開日: 2021-01-27  

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