光触媒的不活性分子活性化法の開発

本研究では、金属錯体と光を活用した不活性な有機化合物と不活性な小分子(二酸化炭素、窒素)の同時活性化を経た革命的分子変換法の開発を目指している。本研究課題を達成する上で、不活性小分子と相性の良い金属錯体の基礎的反応性に関する情報を得ることは極めて重要である。そこで、二酸化炭素の挿入反応や窒素活性化に有利な金属錯体として安価、低毒性な銅錯体やチタン錯体に着目し、これらの錯体の有機基質(不飽和有機化合物、カルボニル化合物)との反応性について調査した。具体的な研究結果を以下に示した。(1)1atmの二酸化炭素下、触媒量のカルベンCu錯体と1.1当量のKOtBuおよび末端にOH基を有する内部アルキンの反応からOH基が選択的にカルボキシル化された生成物を得ることができた。この知見を基に、アルキン部位とより強く相互作用する金錯体を用いて同様の反応を検討したところ、OH基のカルボキシル化と続くexo選択的な環化反応が高選択的に進行し、新規な環状カーボネートを得ることに成功した。(2)我々のグループはチタンアルキル錯体が常温、常圧の水素と窒素から対応する4核チタン錯体を高収率で与えることを発表している(Science, 2013, 340, 1549.)。本4核錯体を用いてカルボニル化合物との反応性を検討したところ、アミド類やニトリル類への変換が効率的に進行することがわかった。

本研究では、金属錯体と光を活用した不活性な有機化合物と不活性な小分子(二酸化炭素、窒素)の同時活性化を経た革命的分子変換法の開発を目指している。本研究課題を達成する上で、不活性小分子と相性の良い金属錯体の基礎的反応性に関する情報を得ることは極めて重要である。そこで、二酸化炭素の挿入反応や窒素活性化に有利な金属錯体として安価、低毒性な銅錯体やチタン錯体に着目し、これらの錯体の有機基質(不飽和有機化合物、カルボニル化合物)との反応性について調査した。具体的な研究結果を以下に示した。(1)1atmの二酸化炭素下、触媒量のカルベンCu錯体と1.1当量のKOtBuおよび末端にOH基を有する内部アルキンの反応からOH基が選択的にカルボキシル化された生成物を得ることができた。この知見を基に、アルキン部位とより強く相互作用する金錯体を用いて同様の反応を検討したところ、OH基のカルボキシル化と続くexo選択的な環化反応が高選択的に進行し、新規な環状カーボネートを得ることに成功した。(2)我々のグループはチタンアルキル錯体が常温、常圧の水素と窒素から対応する4核チタン錯体を高収率で与えることを発表している(Science, 2013, 340, 1549.)。本4核錯体を用いてカルボニル化合物との反応性を検討したところ、アミド類やニトリル類への変換が効率的に進行することがわかった。