金属－配位子協働効果を利用した「水素貯蔵」機能の発現と触媒反応への応用

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医薬品や電子材料、高機能高分子材料など、我々の身の回りの様々な化成品の精密合成を可能とする金属錯体触媒の開発研究は、これまで化学工業界に数々の革新をもたらしてきた。金属錯体触媒開発における産業界ニーズは未だ留まるところを知らず、各種材料の超高機能化、環境負荷の低減、資源循環など、近年さかんに叫ばれつつある多様な社会的ニーズを満足させるべく、さらなる技術革新は急務である。このような背景のもと、最近新しい金属錯体触媒の反応場設計コンセプトとして「金属－配位子協働効果」が注目を集めている。金属－配位子協働効果は、金属と配位子の協奏的な働きにより、触媒反応における重要な素過程である「結合切断」および「結合形成」を効率よく達成する。本研究では、これまでに所属研究グループで見出した新しい金属－配位子協働効果である「水素貯蔵」機能を用いて、新規触媒反応の開発に取り組む。2022年度は、「水素貯蔵」機能を示す四座PNNP配位子に支持されたコバルト錯体が、アセチレン類およびエステルの水素化に有用であることを見出した。具体的には、エステルの水素化反応に関しては、コバルトからの基質への電子移動を鍵として進行し、エステルのβ位C-O結合が切断されることを明らかにした。本反応を応用することで、エステルの水素化分解によるアルカン生成を達成した。さらに、同様の触媒系を用いることで、ジフェニルアセチレン類のシス選択的部分水素化が進行することも見出した。以上の成果に加えて、シクロペンタジエニルに支持されたイリジウムアミド錯体が、アミド酸素を反応点とする新しい金属－配位子協働効果により、ヒドロシラン類のSi-H結合切断を達成することを見出した。さらにこれを利用することで、アルデヒド化合物のヒドロシリル化による触媒的アルコール生成を達成した。