金属触媒反応機構の制御と設計に関する理論的研究

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本研究においては次の2つのプロジェクトについて研究を行った。(1)Ziegler-Natta型の触媒反応における補助触媒の働き均一型のZiehler-Natta触媒反応における補助触媒としてのアルミニュウムの影響について分子軌道法を基に計算を行った。[Ti]HClとエチレンの系においては挿入反応のエネルギー障壁がなくなり、[Ti]CH3Clの反応系では挿入反応より錯体生成の過程のエネルギー障壁が大きくなることを明らかにした。また、錯体からの挿入エネルギー障壁はカチオンの反応系とほぼ等しくなることも示した。以上のことから均一型触媒における補助触媒を有効に働かせるためには二つ以上の触媒活性体が補助触媒で結ばれたモデルを用いることが、重要であることを指摘した。(2)Ziegler-Natta型の触媒反応における配位子の影響。均一型の触媒反応における遷移金属と配位子の関係を分子軌道法を用いて調べた。配位子として、X(C5H4)2におけるXの変化による遷移金属と配位子との関係の違いを調べた。Xは小さな原子を使用する、すなわち遷移金属と配位子の距離を短くすれば錯体生成の安定化エネルギーは大きくなり、また、挿入反応の活性化エネルギーは小さくなることを明らかにした。このことから、触媒反応における配位子の設計に関する方向性が明らかとなった。