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2013 年度 実績報告書

C-H結合の位置選択的活性化機構の解明と新触媒系のデザイン、開発

公募研究

研究領域直截的物質変換をめざした分子活性化法の開発
研究課題/領域番号 25105719
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

研究機関岐阜大学

研究代表者

安藤 香織  岐阜大学, 工学部, 教授 (70211018)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード分子軌道計算 / C-H活性化 / 遷移金属触媒 / 合成化学
研究概要

茶谷らはRu3(CO)12触媒を用いる脂肪族C-H結合の活性化による2-ピリジルメチルピバロイルアミド(1)のβ位選択的カルボニル化反応を報告している。我々は本反応の反応機構に興味を持ち、触媒の初期構造としてRu単核錯体Aを用いた分子軌道計算による解析を行った。結果は昨年度の報告書で報告し、現在論文執筆準備中である。茶谷らは触媒活性種についての知見を得るため、化学量論量の(1)とRu3(CO)12をトルエン中160℃で加熱して2核錯体Bを得、X線構造解析を行っている。錯体Bの各Ru原子は基質(1)がピリジン及びアミドの2つの窒素原子によりキレートされ、さらに他方のRu原子にキレートした(1)のアミド酸素が配位し、Ru-Ru結合も持つ強固な構造を持っている。B自体はresting formと考えられ、触媒活性種ではないが水の存在により活性体に変化しうる。本研究では錯体Bから活性種への変換がどのように可能であるのかに興味を持ち、DFT計算(B3LYP/6-31G*,Ru:lanld2z)による解析を行った。Bの加水分解反応はアミド窒素に水素が、隣のRuに結合したCO基にOHが結合することによっておこり、活性化エネルギーは33.7 kcal/molであった。160℃の反応温度が必要なのはこの加水分解反応のためであると考えられる。もう1分子の水も同様に反応してInt2となりRu-CO2H結合の回転、C-OH結合の回転が低い活性化エネルギーで起こった後、Ruに結合した2つのカルボキシル基から水が脱離して、一方はCOに戻り、もう一方はCO2配位子へ変化すると同時にRu-Ru結合の開裂も起こって錯体Int6へと変換される。この錯体にCOを近づけるとエステル酸素との配位子交換が自発的に起こりInt7となり、結合回転の後、水素結合が切れた後、COとエステル酸素との配位子交換により錯体Bは2つの単核錯体CとDへ変化することが分かった。尚、錯体C及びBはそれぞれエチレンとの反応により低い活性化エネルギーで錯体Aに変換できることが分かった。

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

ルテニウムカルボニル触媒Ru3(CO)12を用いる脂肪族C-H結合の活性化による2-ピリジルメチルピバロイルアミド(1)のβ位選択的カルボニル化反応の反応機構の解析に成功し、resting form錯体から活性触媒への変換の機構の解明に成功した。

今後の研究の推進方策

C-H活性化反応は遷移金属触媒が基質の官能基に配位し、その近くのC-H結合を活性化して起こる。その際の基質官能基、遷移金属触媒の種類、反応位置などまだ不明の部分は多いが、その自在制御が可能となれば合成反応としての有用性は格段に増す。本研究では多くのC-H活性化機構の解明、活性触媒、不活性触媒の構造やそれらの相関を明らかにすることにより、反応の自在デザイン可能な合成法確立のための基礎研究となることを目指して研究を行う。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of inosine 6-phosphate diesters via phosphitylation of carbonyl oxygen2013

    • 著者名/発表者名
      Oka, N.; Morita, Y.; Itakura, Y.; Ando, K.
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 49 ページ: 11503-11505

    • DOI

      10.1039/C3CC46617E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Purification and Comparison of Native and Recombinant tRNA-guanine Transglycosylases from Methanosarcina acetivorans.2013

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Nomura, Yumiko Onda, Satoshi Ohno, Hiroki Taniguchi, Kaori Ando, Natsuhisa Oka, Kazuya Nishikawa, Takashi Yokogawa
    • 雑誌名

      Protein Expression and Purification

      巻: 88 ページ: 13-19

    • DOI

      10.1016/j.pep.2012.11.009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly Z-Selective Synthesis of a,b-Unsaturated Nitriles Using Horner-Wadsworth-Emmons Reaction.2013

    • 著者名/発表者名
      Kaori Ando, Miho Okumura, Shigeo Nagaya
    • 雑誌名

      Tetrahedron Lett.

      巻: 54 ページ: 2026-2028

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2013.02.020

    • 査読あり
  • [学会発表] ピーターソン・オレフィン化反応によるZ-a,b-不飽和スルホンの立体選択的合成2013

    • 著者名/発表者名
      住田 大、奥村美穂、安藤香織
    • 学会等名
      第40回有機典型元素化学討論会、東大阪
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      20131205-20131207
  • [学会発表] Julia-Kocienski試薬の置換基効果の研究と新しいオレフィン化試薬の開発2013

    • 著者名/発表者名
      浅野秀紀、河野大喜、瀬見井優、安藤香織
    • 学会等名
      第40回有機典型元素化学討論会、大阪
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      20131205-20131207
  • [学会発表] 新しいJulia-Kocienskiオレフィン化試薬の開発2013

    • 著者名/発表者名
      鷲見俊秀、河野大喜、瀬見井優、安藤香織
    • 学会等名
      第43回複素環化学討論会、岐阜
    • 発表場所
      岐阜国際会議場
    • 年月日
      20131017-20131019
  • [学会発表] ヨウ化糖を用いるアルコールのα選択的リボフラノシル化反応の開発2013

    • 著者名/発表者名
      梶野 麟、岡 夏央、竹内 薫、永川晴奈、安藤香織
    • 学会等名
      第43回複素環化学討論会、岐阜
    • 発表場所
      岐阜国際会議場
    • 年月日
      20131017-20131019
  • [学会発表] The synthetic mechanism of tRNA modificarions in thermophilic bacteria2013

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kawamura, Chie Tomikawa, Tahayuki Ohira, Yasushi Inoue, Nobukazu Nameki, Natsuhisa Oka, Hiroki Taniguchi, Kaori Ando, Satoshi Ohno, Akihiko Yamagishi, Tsutom Suzuki, Takashi Yokogawa, Hiroyuki Hori
    • 学会等名
      Riboclub 2013 Annual Meeting, Canada
    • 発表場所
      Canada
    • 年月日
      20130923-20130925
  • [学会発表] One-pot preparation of Z--unsaturated esters by oxidation of alcohols and the Horner-Wadsworth-Emmons reaction2013

    • 著者名/発表者名
      Chika Takaba, Kaori Ando
    • 学会等名
      Nagoya Symposium 2013, Nagoya
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20130523-20130523
  • [学会発表] Highly E-selective Solvent-Free Horner-Wadsworth-Emmons Reaction2013

    • 著者名/発表者名
      Nariaki Uchida, Kyohei Yamada, Kaori Ando
    • 学会等名
      Nagoya Symposium 2013, Nagoya
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20130523-20130523
  • [備考] 岐阜大学 化学・生命工学科 安藤研究室

    • URL

      http://www1.gifu-u.ac.jp/~ando_ap/

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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