可視光活性型リガンドによる特異な遷移金属光反応開発

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日本人がノーベル賞を受賞しているパラジウムに代表される遷移金属触媒反応は、今日において医薬品開発で最も重要な反応システムの一つである。一般的な「熱」をエネルギー源とする従来の方法では二電子による反応だが、遷移金属触媒反応での効率的な一電子反応によって、従来法では困難な分子変換技術の開発に挑戦することとし、可視光を吸収し、金属にその電子やエネルギーを受け渡す配位子に着想した。そのような配位子はこれまで開発されたことがなく、このコンセプトが実現されれば成熟したと思われている遷移金属触媒に文字通り新たな光を差し込むこととなる。そこで本研究に着手するに当たり、まずコンピュータシミュレーション（量子化学計算）によって、様々な配位子のデザインを行なった。配位子の吸収波長や金属に配位したときの吸収波長の変化、光を吸収したあとの挙動や酸化還元電位を網羅的に事前に計算することで、可視光吸収部位としてアントラセン、金属に配位する部位としてホスフィンを有する配位子のデザインに成功した。実際に計算によってデザインした本配位子を合成し、分光的な性質(UV)や電気的な性質（CV）、安定性、金属への配位等の試験を行った結果、本配位子の物理的性質はコンピュータシミュレーションと良い一致を示した。そこで実際に、本配位子をパラジウム触媒に作用させ可視光を照射することで反応を試みた結果、さまざまな一電子反応が効率的に進行することが明らかとなった。開発した配位子を用いると、これまでの熱エネルギーを用いる反応とは全く異なる性質を示す。本研究成果はNature Communicationsに報告した。