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

使用可见光激活配体开发独特的过渡金属光反应

• 批准号: 22K06497
• 负责人: 中島 誠也
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06497/
• 关键词: 可視光反応; 遷移金属触媒; DFT計算; 可視光照射; 遷移金属; 配位子

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。

The Japanese have been praised for their contribution to the development of mobile metal catalysts, which is one of the most important aspects of medical drug development today. General "heat" generation methods include two-electron reaction, migration of metal catalyst reaction efficiency, one-electron reaction, and the development of molecular conversion technology. The ligand is open to the outside world. This study was carried out on the basis of quantum chemistry calculations. The absorption wavelength of the ligand and the absorption wavelength of the metal ligand are changed, the absorption of light is changed, and the kinetic potential of the ligand is calculated in advance. The absorption site of visible light is changed, and the absorption site of the metal ligand is changed successfully. The results of experiments on the synthesis, spectroscopic properties (UV), electrical properties (CV), stability and metal coordination of the ligand show that the physical properties of the ligand are consistent. In the meantime, the ligand can react with visible light, and the reaction rate can be improved. The properties of open ligands are shown in the following ways: The results of this research were reported in Nature Communications.