2011 Fiscal Year Research-status Report
ポルフィリンの特性を活かした分子触媒の設計と水和反応への応用
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23750109
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
中 寛史 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 助教 (70431517)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | 錯体・有機金属触媒 / 反応有機化学 / 水和反応 / ポルフィリン / 分子触媒 |
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| Research Abstract |
アルキンの水和反応は，カルボニル化合物を合成する有効な手法の一つである．適切な触媒さえあれば反応の原子効率はほぼ 100% であり，高い触媒活性と反応選択性を兼ね備えたプロセスの開発が望まれている．この反応は，古くから主に水銀触媒を用いた研究や工業的な実用化がなされたが，水銀に由来する毒性が問題となって以降，様々な代替触媒が模索された．しかし，しばしば酸性条件を必要とするため，適用できるアルキンの基質が限られている点が，この反応の精密有機合成への応用を阻んでいる．最近，申請者は金属と配位子の共同作用に着目した触媒設計により，ポルフィリン金属錯体が末端アルキンの水和反応を触媒することを見いだした． そこで本研究ではポルフィリンの特性を活かした分子触媒を設計による官能基選択性の高いアルキンの水和反応の開発を目的とした．当該年度は予備検討で得られた結果をもとに水和反応の詳細な基質適用範囲を明らかにした．ハロゲンやニトリル，ニトロ基など有機合成に用いられる基本的な官能基は本反応で損なわれない．本反応では強酸の添加が必要無いことから，従来の手法では適用が困難な基質を用いることができる．以上の結果は医薬品や機能性物質などの有用物質を精密に合成する上で，本反応が有効な手法となりうることを期待させる． またNMR や ESR, UV-vis, ESI-MS などのスペクトルや単結晶X線結晶構造解析を用いた解析により触媒前駆体の構造を明らかにした．これらは触媒反応の機構に対する理解を深め，今後の触媒の設計指針を与える上で重要な知見である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究目的に掲げた反応の開発と反応機構の解明に関して，想定通りの成果が得られたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２３年度の結果を踏まえ，高活性・高官能基選択的な触媒系を創出することで実用的なアルキン類の水和反応へ発展させる．特に中性条件で高効率かつ官能基選択的に進行する反応や，生成物と触媒の分離などプロセス全体として完全な反応へと仕上げたい． また水和反応の詳細な反応機構解析も行う．量子化学計算を用いて反応機構を検証し，新しい触媒作動原理を探る．特にポルフィリンの果たす役割を理解したい．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
基質や触媒の合成と機能評価，反応機構解析に必要な消耗品として，合成試薬，分析試薬，ガス，ガラス器具類，その他の器具を1782千円を計上する．申請者と学生2名で研究を遂行する際，過去に同規模の研究 [若手研究(B)] を行った際の消耗品費からみても必要かつ妥当な金額である．研究遂行における情報収集と研究成果の発表を行うために，化学会年会や有機金属化学討論会などの学会に参加する必要がある．そのため200千円の旅費を申請する．過去数年間の出張経験と旅行代理店への見積もりを根拠にして算出を行い，妥当な金額考えられる．本研究の成果を学術論文として発表する際の英文校閲４回分として，120千円を計上する．国際的に評価の高い論文として発表するためには，英文校閲は必要不可欠である．さらに化学測定機器室の利用料金を計上する．明細に示した機器類の利用は本研究の遂行に必須である．利用料金は化学測定機器室によって決められており，測定回数は我々の研究グループが過去数年館利用した回数と本研究のプロジェクトの規模から算出した．特に NMR は化合物の構造決定を行う上で最も重要かつ頻繁に測定を行う必要があるため，年間合計 360 回分の180千円を計上し，全体として年間320千円を計上する．
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