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鉛を骨格に含んだ芳香族配位子によるサンドイッチ錯体の合成-重元素の導入という新しい物性発現手法を提示-(大学院理工学研究科 斎藤雅一教授)

2017/2/17

今回の成果のポイント

・ 世界で初めて、炭素と鉛が共存する配位子を用いたサンドイッチ錯体の合成に成功
・ 鉛原子の導入による特異な性質の解明に成功
・ 機能性材料や触媒の新しい設計指針が提示された
・ 本成果を活かした新しい機能性材料や触媒の誕生が大きく期待される

概要

1951年に合成され、その構造が1953年に明らかになったフェロセンは、遷移金属原子に対して2つのアニオン性有機π電子系がサンドイッチ型に配位するという、それまでにはない結合様式をもった化合物です。この発見が有機金属化学という学問を生み、今日、このようないわゆるサンドイッチ錯体は構造化学として興味深いだけでなく、様々な合成反応の触媒として、または機能性物質の構成単位として重要な化合物群の一つとなっています。このような構造を可能にするには、フェロセンにおけるシクロペンタジエニルアニオンのような芳香族性を有する配位子と、適切な価数をもつ金属原子が必要です。一方、このような芳香族配位子の骨格を構成する元素は主に炭素を中心とした第2周期の元素でした。1990年頃から、この骨格炭素を同族で高周期元素に置き換えた芳香族性配位子が合成され、1994年までにケイ素やゲルマニウムを骨格に含んだ配位子をもつサンドイッチ錯体が合成されました。さらに高周期である第5周期のスズを骨格に含んだ芳香族配位子をもつサンドイッチ錯体の合成は、30年も経った2014年に報告されたが、第6周期の鉛を骨格に含んだ芳香族配位子の研究は全くありませんでした。

今回、大学院理工学研究科 斎藤雅一教授らが既に報告している鉛を骨格に含んだ芳香族配位子とルテニウム試薬の反応を検討したところ、鉛を骨格に含んだ芳香族配位子がルテニウム原子をサンドイッチした、これまでに例のない構造をもつ化合物の合成に成功しました。また、この化合物から種々の錯体を合成し、究極の重原子である鉛を骨格に組み込んだことによって初めて構築することができた特異な電子状態を明らかにしました。この成果は、重原子を導入することによってこれまでにはない電子状態を創りあげることが可能であることも示しており、新しい物性化学を生み出すための一指針も提示しています。本成果は、2017年2月11日、英国王立化学会の雑誌Chemical Science誌このリンクは別ウィンドウで開きます(インパクトファクター:9.1)に受理され、オンライン速報版に掲載されました。

図:鉛を配位子の骨格に有する初めてのサンドイッチ錯体の合成と反応

詳しい研究内容について

鉛を骨格に含んだ芳香族配位子によるサンドイッチ錯体の合成-重元素の導入という新しい物性発現手法を提示-(プレスリリース)PDFファイル

【参考URL】

Chemical Science誌オンライン版このリンクは別ウィンドウで開きます

斎藤 雅一 (サイトウ マサイチ)|研究者総覧このリンクは別ウィンドウで開きます

斎藤研究室ウェブサイトこのリンクは別ウィンドウで開きます