2015 Fiscal Year Annual Research Report
有機ケイ素化合物還元剤を利用した低原子価前周期遷移金属錯体の新規反応の開発
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14J02837
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
西山 悠 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 前周期遷移金属 / 小分子活性化 / ラジカル反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前周期遷移金属の低原子価種はその反応性の高さから、小分子活性化反応などに用いられてきた。しかしながら、従来の合成法では、亜鉛金属やナトリウム金属の水銀アマルガムなどといった強力な金属還元剤が必須であった。一方、当研究所では、有機ケイ素化合物が前周期遷移金属の還元剤となることを見出しており、環境調和性に優れているだけでなく副生成物の除去も容易という利点を有している。そこで、私は、有機ケイ素還元剤を用いた前周期遷移金属を触媒とした反応開発に取り組むこととした。
前周期遷移金属の低原子価種の反応性を制御することを企図して、酸化還元活性な配位子を有する前周期遷移金属錯体の合成を行った。まず、酸化還元活性な α-ジイミン配位子を有するニオブ及びタンタル錯体の合成を行った。本反応は有機ケイ素還元剤を用いることでニオブ及びタンタルを還元している。これらの錯体は各種 NMR 測定及び X線結晶解析等で同定を行っており、配位子が中性からジアニオン性へと変化していることを確認している。続いて、これらの錯体が炭素―塩素結合をラジカル的に切断することを見出した。この知見を基にニオブ錯体を触媒としたラジカル反応の開発を行った。その結果、オレフィン存在下ではラジカル付加反応、シラン等の水素源存在下では脱ハロゲン化水素化反応の触媒として作用することが明らかとなった。また、有機ケイ素還元剤を水素源として用いることで、基質一般性の拡張にも成功した。さらに、コントロール実験や速度論解析を行うことで詳細な反応機構解析もおこなっている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、前周期遷移金属の低原子価種の合成に成功し、またそれを利用した小分子活性化に成功した。また、酸化還元活性化な配位子を導入した錯体がラジカル反応の触媒反応の発見は当初の研究計画の予定外であったものの、興味深い研究成果として学術雑誌に掲載することができ、新たな研究テーマとしての発展も期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
小分子活性化の課題に関しては、当初の目的である二酸化炭素や窒素を活性化するにはより強い還元力を有する前周期遷移金属の低原子価種が必要であると考えられる。そこで、今後は、より還元力の強い還元剤の合成に着手することにする。
また、酸化還元活性な配位子を有する前周期遷移金属錯体を触媒としたラジカル反応に関しては、今後論文投稿をする予定である。
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