侯有機金属化学研究室

主任研究員

侯 召民

  • Zhaomin Hou
  • 工学博士
  • 侯 召民
  • 略歴
    1989
    九州大学大学院工学研究科応用化学専攻 博士課程修了
    1990
    理化学研究所 基礎科学特別研究員
    1991
    カナダ ウィンザー大学化学科 博士研究員
    1993
    理化学研究所 研究員
    1997
    同 副主任研究員
    2002
    同 侯有機金属化学研究室 主任研究員（現職）
    2010
    同 先進機能物質創製研究グループ グループディレクター（現職）

研究概要

侯有機金属化学研究室

当研究室では、効率的・選択的な物質変換化学の鍵となる新しい分子触媒の開発を進めている。特に我々は、スカンジウムやイットリウムおよびランタノイド15元素からなる希土類金属錯体触媒の開発を中心に研究を行っている。希土類金属は従来触媒として広く用いられてきた後周期遷移金属や四族遷移金属とは異なる興味深い性質を持つが、他の金属元素に比べ研究が立ち遅れており、基礎化学的にも興味深い研究対象である。我々は、新しい希土類錯体の設計、合成、構造解析や、触媒活性などを研究し、従来の触媒では実現困難な新しい物質変換プロセスや、より効率的かつ選択的な重合反応・有機合成反応の開発、および、それらを利用した機能性材料の創製まで一貫して、幅広い研究を展開している。また、従来にない全く新しい触媒機能の実現を目指し複数の希土類金属中心を持つ多核希土類錯体や、特異な協同効果を持つと期待される希土類と後周期遷移金属等とを組み合わせた異種多核錯体などの研究も進めている。さらに、二酸化炭素などの不活性小分子や不活性結合の活性化などを利用した物質変換反応の開発を目指し、未利用資源の有効活用も視野に入れて研究を進めている。

最近の研究成果

希土類触媒が拓く物質創製化学

新希土類触媒とそれにより実現された新重合反応
図1 新希土類触媒とそれにより実現された新重合反応

希土類は非常に良く似た化学的性質と少しずつ異なるイオン半径をもつ17の金属元素から成り、活性や選択性などを精密に調整した錯体触媒の開発が可能である。また、希土類錯体は+3の価数が最も安定であり、通常の反応条件では全く酸化状態が変化しないといった特徴を持つ。これは酸化－還元を受けやすいTiやPdなどの他の有機遷移金属錯体とは大きく異なり、均一な活性種からなるシングルサイト触媒、特に異なる性質を持つモノマーの共重合反応などに有用と期待されている。当研究室では、従来合成・単離が困難とされてきた、ハーフサンドイッチ型ジアルキル錯体や、非メタロセン型ジアルキル錯体など、各種のジアルキル希土類錯体の合成を達成した。これらの錯体は［Ph3C］［B(C6F5)4］等の助触媒と反応させることで、容易に対応するカチオン性モノアルキル錯体へ変換可能である。これらのカチオン種はスチレンとエチレンのシンジオタクチック共重合、ノルボルネンなど環状オレフィンとエチレンの交互共重合、イソプレンのアイソタクチック3,4-重合、イソプレンの高選択的cis-1,4-リビング重合、イソプレンとエチレンのcis-1,4-ランダム共重合および3,4-交互共重合など従来の遷移金属触媒には見られない特異な重合活性を示し、新しい機能性高分子材料の合成を実現した。

また、当研究室で開発した有機希土類錯体触媒は重合反応だけでなく、有機合成反応にも特異な活性を示し、ハーフサンドイッチ型ジアルキル錯体と［Ph3C］［B(C6F5)4］を組み合わせた触媒系は従来の遷移金属触媒では困難な非対称内部アルキン、内部アルケンの位置選択的メチルアルミ化反応に有効であることを明らかにした。さらに、希土類錯体触媒によるアルキンの選択的二量化反応など原子利用効率の高い反応を開発し、これを用い、単一有機分子発光材料によるものとしては初めての白色発光有機ELデバイスの作成に成功した。

一方、新たな可能性を持つ希土類錯体として、ハーフサンドイッチ型希土類錯体を水素化することで、四核希土類ポリヒドリドクラスターの合成と構造解析を初めて達成した。これらのポリヒドリドクラスターは種々の不飽和化合物に対し、通常の金属ヒドリド種には見られない特異な水素化能を示し、一酸化炭素のC≡O結合を完全に水素化すると同時に二量化させ、エチレンを生成する。また、Rhカルボニル錯体などと反応し、C≡O結合の切断と共に異種多核金属メチル／オキソやカルベン／オキソ錯体を与えることも見いだしており、今後、特異な協同活性化効果を持つ多金属触媒への展開も目指している。

希土類触媒による高選択的π共役エンイン化合物合成反応の開発と新機発光材料創製への応用
図2 希土類触媒による高選択的π共役エンイン化合物合成反応の開発と新機発光材料創製への応用
多核希土類ポリヒドリド錯体の合成と特異な反応
図3 多核希土類ポリヒドリド錯体の合成と特異な反応

主要論文

  1. W. Zhang, Z. Wang, M. Nishiura, Z. Xi, Z. Hou, Ln4(CH2)4 Cubane-Type Rare-Earth Methylidene Complexes Consisting of “(C5Me4SiMe3)LnCH2” Units (Ln = Tm, Lu), J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5712.
  2. S. Li, J. Cheng, Y. Chen, M. Nishiura, Z. Hou, Rare Earth Metal Boryl Complexes: Synthesis, Structure, and Insertion of a Carbodiimide and Carbon Monoxide, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 6360.
  3. J. Chen, T. Shima, Z. Hou, Rare-Earth Polyhydride Complexes Bearing Bis(phosphinophenyl)amido Pincer Ligands, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 1857.
  4. L. Pan, K. Zhang, M. Nishiura, Z. Hou, Syndiospecific Living Copolymerization of Styrene with ε-Caprolactone by Scandium Catalysts, Macromolecules 2010, 43, 9591.
  5. L. Zhang, J. Cheng, T. Ohishi, Z. Hou, Copper-Catalyzed Direct Carboxylation of C-H Bonds with Carbon Dioxide, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 8670.
  6. M. Nishiura, Z. Hou, Novel polymerization catalysts and hydride clusters from rare-earth metal dialkyls, Nature Chem. 2010, 2, 257.
  7. M. Takimoto, S. Usami, Z. Hou, Scandium-Catalyzed Regio- and Stereospecific Methylalumination of Silyloxy/Alkoxy-Substituted Alkynes and Alkenes, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18266.
  8. X. Li, M. Nishiura, L. Hu, K. Mori, Z. Hou, Alternating and Random Copolymerization of Isoprene and Ethylene Catalyzed by Cationic Half-Sandwich Scandium Alkyls, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13870.
  9. Y. Takenaka, T. Shima, J. Baldamus, Z. Hou, Reduction of Transition-Metal-Coordinated Carbon Monoxide by a Rare-Earth Hydride Cluster: Isolation of Well-Defined Heteromultimetallic Oxycarbene, Oxymethyl, Carbene, and Methyl Complexes, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 7888.
  10. T. Liu, K. Ye, Y. Fan, W. Song, Y. Wang, Z. Hou, Amidinate-Ligated Iridium(III) Bis(2-pyridyl)phenyl Complex as an Excellent Phosphorescent Material for Eelectroluminescence Devices, Chem. Commun. 2009, 3699.

主要メンバー

主宰者 add delete
侯 召民 Zhaomin Hou 主任研究員    
スタッフ研究員 add delete
西浦 正芳 Masayoshi Nishiura 専任研究員    
島 隆則 Takanori Shima 専任研究員    
瀧本 真徳 Masanori Takimoto 専任研究員    
ポスドク add delete
程 建华 Jianhua Cheng 国際特別研究員    
張 亮 Liang Zhang 国際特別研究員    
小山田 重蔵 Juzo Oyamada 特別研究員    
关 冰涛 Bingtao Guan 特別研究員    
ビレンドラ　クマール・ライ Virendra Kumar Rai 特別研究員    
川合 大輔 Daisuke Kawai 特別研究員    
张 红霞 Hongxia Zhang 特別研究員    
根本 耕司 Koji Nemoto 特別研究員    
王 保力 Baoli Wang 特別研究員    
宋 国勇 Guoyong Song 訪問研究員    
学生・研究生 add delete
胡 少伟 Shaowei Hu 国際プログラム・アソシエイト    
李 婷婷 Ting-Ting Li 国際プログラム・アソシエイト    
技術系アシスタント add delete
事務系アシスタント add delete
客員研究員・客員技師 add delete
その他のスタッフ add delete
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