持続可能な触媒反応の実現に新たな一歩 有機ガリウムの光駆動レドックス反応を開発~典型元素を基盤とする新規触媒設計への道を拓く~

2025-11-28 大阪大学,科学技術振興機構

大阪大学の研究グループは、典型元素である有機ガリウム種が可視光照射を受けることで、遷移金属類似の2電子酸化還元反応を示すことを世界で初めて実証した。従来、典型元素は d 軌道を利用できないため価数変化を伴うレドックス反応には不向きとされてきたが、研究チームは電子授受が可能なフェナレニル型配位子を設計し、光駆動による電子移動を組み合わせることで、ガリウム(III)⇄ガリウム(I)の可逆変換を達成した。この新原理を用い、1,3-ジエンとイソシアニドから医薬品・機能性材料の基本骨格であるフェニレンジアミンを合成する新規光反応にも成功した。希少で高価な遷移金属に依存しない触媒設計を実現した本成果は、典型元素を基盤とした持続可能な触媒開発に新たな指針を与えるものであり、今後のグリーン触媒科学の展開に大きく寄与すると期待される。

持続可能な触媒反応の実現に新たな一歩 有機ガリウムの光駆動レドックス反応を開発~典型元素を基盤とする新規触媒設計への道を拓く~

図 ガリウム(Ga)の(I/III)レドックス反応を利用した (4+1+1)光環化付加型フェニレンジアミン合成

<関連情報>

ガリウム(I)/(III)酸化還元を利用した1,3-ジエンとイソシアニドの(4 + 1 + 1)光環化付加によるフェニレンジアミンの合成:フェナレニル系配位子の重要な役割 Synthesis of Phenylenediamines via (4 + 1 + 1) Photocycloaddition of 1,3-Dienes and Isocyanides Enabled by a Gallium(I)/(III) Redox: The Key Role of a Phenalenyl-Based Ligand

Nijito Mukai,Takuya Kodama,and Mamoru Tobisu
Journal of the American Chemical Society  Published: November 28, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.5c15802

Abstract

A gallacyclopentene complex is generated via (4 + 1) cycloaddition of a Ga(I) complex bearing a phenalenyl-based ligand with a 1,3-diene. Upon visible-light irradiation, the Ga(III) complex undergoes homolytic cleavage of a Ga–C bond, facilitating the subsequent mono- and double-insertion reactions with isocyanides. The double insertion complex undergoes C–C bond formation to afford 1,2-phenylenediamine, achieving a (4 + 1 + 1) cycloaddition of 1,3-dienes and isocyanides via a stoichiometric redox process and insertion on gallium. This study demonstrates a proof-of-concept for the formal two-electron redox processes of group 13 elements for organic synthesis enabled by the involvement of radical intermediates.

0500化学一般
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