鉄触媒によるオレフィンメタセシス

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スポットライトリサーチ

鉄触媒によるオレフィンメタセシス

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第386回のスポットライトリサーチは、沖縄科学技術大学院大学　サイエンス・テクノロジーグループの竹林智司（たけばやし　さとし）博士にお願いしました。

竹林博士は、有機金属化学を用いた新規触媒反応、新規化合物の開発を主に研究されており、具体的にN₂窒素の水素化を目指した均一触媒の開発と卑金属の錯体を利用した触媒反応の開拓を進めています。プレスリリースの研究内容はオレフィンメタセシス反応についてで、この反応を促進する触媒には貴金属であるルテニウムが頻繁に使用されていますが本研究では、より豊富な金属である鉄の新しい錯体を設計し、オレフィンメタセシス反応の触媒として使用できることを実証しました。この研究成果は、「Nature Catalysis」誌およびプレスリリースに公開されています。

Iron-catalyzed ring opening metathesis polymerization of olefins and mechanistic studies

Satoshi Takebayashi, Mark A. Iron, Moran Feller, Orestes Rivada-Wheelaghan, Gregory Leitus, Yael Diskin-Posner, Linda J. W. Shimon, Liat Avram, Raanan Carmieli, Sharon G. Wolf, Ilit Cohen-Ofri, Rajashekharayya A. Sanguramath, Roy Shenhar, Moris Eisen, and David Milstein

Nat. Catal. 2022.
DOI: 10.1038/s41929-022-00793-4

Q1. 今回プレスリリースとなったのはどんな研究ですか？簡単にご説明ください。

鉄触媒によるオレフィンメタセシス反応の開発です。Grubbsによって開発されたルテニウム触媒によるオレフィンメタセシス反応はノーベル化学賞受賞の理由となった重要な反応ですがルテニウムは貴金属であり、より安価でグリーンな触媒が求められています。鉄はルテニウムの同族元素であり、また地球上で最も豊富に存在する遷移金属でもあるため、Grubbsはいち早くこの点に着目し、鉄触媒によるオレフィンメタセシス反応の開発を2000年ころから行っています。またこの研究課題は多くの有機金属化学研究者（例）、計算化学研究者（例）を引き付ける魅力的な挑戦でもあります。しかしながら、これまで鉄触媒によるオレフィンメタセシス反応は触媒活性が低く、またその反応機構は不明でした。本研究では鉄触媒によるオレフィンメタセシス反応を開発し、その反応機構を研究しました。

ターゲット反応と今回開発した触媒

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

この研究、4年間のポスドク期間の終了とともに未完で終わる予定でしたが、終了直前に生成物を発見し、大逆転で論文掲載までたどり着きました。やはりその発見が一番思い出として残っています。詳細はNatureグループのブログを読んでみてください。メインの課題とは離れますが不溶性の生成物ポリマーのNMRを5気圧下100℃のCDCl₃中で測定したのは溶解性を向上させるための面白い工夫だと思います。

This is the story about how I ended up doing this 10 years long project.

Fe-metathesis: untold stories https://t.co/Jh5BvNDfKk

— Satoshi Takebayashi (@TakebayashiS) June 3, 2022