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均一系金属錯体触媒は，医薬品や化成品などの工業生産において幅広く利用されているが，グリーンケミストリーの観点から，触媒の不均一（固体）化が強く望まれている。従来のリンカー（分子の紐）を使った固定化技術では，触媒活性の低下や金属錯体の溶出が起こる場合があり，適応範囲に限界があった。今回，金属錯体の触媒活性を落とすことなく強固に固定化でき，かつ触媒の繰り返し使用が可能な新しい固定担体を見出したので報告する。この固定担体とは，配位子である2,2′-ビピリジンを骨格内に導入したメソポーラス有機シリカ（BPy-PMO）である。BPy-PMOは，大きな比表面積（700 m2/g以上）と基質の拡散に有利な大きな細孔径（3.8 nm）を有し，細孔表面には規則的に配列したビピリジン基が露出している。この骨格ビピリジン基は，高い反応性を保持しているため，細孔表面に金属錯体を直接固定することができる。BPy-PMOに固定したイリジウム錯体は，ベンゼンのC–Hホウ素化反応に対して均一系触媒と同等レベルの高い触媒活性を示し，触媒の回収・再利用も容易に行うことができた。BPy-PMOの利用により，固体状の分子触媒化学の発展と，医薬品などの製造プロセスのグリーン化が期待される。
Synthesis of a solid chelating ligand for the formation of highly efficient heterogeneous catalyst is highly desired in the fields of organic synthesis and photo-chemistry of metal complexes. Here, we report the synthesis of a crystal-like periodic mesoporous organosilica containing 2,2′-bipyridine ligands within the framework. BPy-PMO has a unique pore wall structure in which bipyridine groups are regularly arranged and exposed on the pore surface, and forms metal complexes directly on the surface. Iridium complex immobilized on BPy-PMO showed excellent ligand properties for the direct C–H borylation of arenes, resulting in superior activity, durability, and recyclability to the corresponding homogeneous catalyst. These results demonstrate the great potential of BPy-PMO as a solid chelating ligand for heterogenization of metal complex catalysts without loss of catalysis performance. BPy-PMO will be an innovative solid chelating ligand to progress the chemistry on metal complex catalyzed organic reaction and photocatalytic reaction from solution system to solid-state systems aimed for industrial process.
キーワード：メソポーラス；有機シリカ；固体配位子；金属錯体；触媒
Key words: Mesoporous; Organosilica; Solid Chelating Ligand; Metal Complex; Catalyst
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