JP2019127484A - バナジウム錯体及びそれを用いた窒素固定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
で表される化合物。
で表される化合物の製造方法であって、式(1):
で表される化合物、及びバナジウム化合物を反応させる工程を含む、製造方法。
VX3Lp (6)
(式中、Xは同一又は異なってハロゲン原子を示し、Lは配位子を示し、pは0〜3の整数を示し、pが2又は3のとき、Lは同一又は異なっていてもよい。)
で表される化合物である、項4又は5に記載の製造方法。
で表される化合物を、必要に応じ還元条件下で、窒素分子及びプロトン源と反応させてアンモニアを製造する工程を含む、製造方法。
(A)式(1):
で表される化合物、及びバナジウム化合物を反応させて、式(2):
で表される化合物を製造する工程、並びに
(B)得られた式(2)で表される化合物を、必要に応じ還元条件下で、窒素分子及びプロトン源と反応させてアンモニアを製造する工程を含む、製造方法。
で表される化合物。
で表される化合物の製造方法であって、触媒の存在下に、トリス(3−アミノプロピル)アミン、及び式(7):
RA−Y (7)
(式中、Yは脱離基を示し、RAは前記に同じ。)
で表される化合物をカップリングさせる工程を含む、製造方法。
で表される化合物の製造方法であって、トリス(3−アミノプロピル)アミン、及び式(8):
RB1−CHO (8)
(式中、RB1はRBからメチレン基(−CH2−)を除いた基を示す。)
で表される化合物を還元的アミノ化反応に付す工程を含む、製造方法。
本明細書で用いられる各化合物の置換基の定義を以下に示す。
式(3A)で表される基として、より具体的には、
が挙げられる。
で表される基が挙げられる。
が挙げられる。
環Aはベンゼン環であることが好ましく、式(5)で表される基のより好ましい態様として、下記式(5A)で表される基を挙げることができる。
Rで示される「アラルキル基(当該アラルキル基のアリール基は置換基を有していてもよい)」の特に好ましい具体例として、以下の基が挙げられる。
工程Aでは、式(1)で表される化合物(配位子)、バナジウム化合物、及び窒素分子を反応させることにより、式(2)で表される化合物(錯体)を製造する。本反応は通常、脱プロトン化剤の存在下、嫌気条件下(酸素と水を含まない条件下)、溶媒中で実施することができる。
VX3Lp (6)
(式中、Xは同一又は異なってハロゲン原子を示し、Lは配位子を示し、pは0〜3の整数を示し、pが2又は3のとき、Lは同一又は異なっていてもよい。)
で表される化合物が挙げられる。
工程Bでは、式(2)で表される化合物を、必要に応じ還元条件下で、窒素分子及びプロトン源と反応させて、アンモニアを製造する。本反応は通常、嫌気条件下(酸素と水を含まない条件下)、溶媒中で実施することができる。
本発明の式(1)で表される化合物(配位子)の製造方法を以下に示す。式(1)で表される化合物は、式(1A)で表される化合物、及び式(1B)で表される化合物を包含する。
RAで示される「アリール基(当該アリール基は置換基を有していてもよい)」は、Rで示される「アリール基(当該アリール基は置換基を有していてもよい)」と同じである。
RBで示される「アルキル基、又はアラルキル基(当該アラルキル基のアリール基は置換基を有していてもよい)」は、Rで示される「アルキル基、又はアラルキル基(当該アラルキル基のアリール基は置換基を有していてもよい)」と同じである。
13C NMR (CDCl3): δ 150, 148, 114, 109, 52.7, 42.9, 34.4, 27.0, 24.1.
IR (ATR): ν = 3397, 3296, 3045, 3022, 2954, 2924, 2865, 2819, 2812, 1595, 1456 cm-1.
13C NMR (CDCl3): δ 148, 129, 117, 113, 52.7, 42.8, 26.9.
IR (ATR): ν = 3401, 3048, 3022, 2954, 2931, 2891, 2868, 2798, 2723, 1600, 1503 cm-1.
製造例3(配位子iPr 2 BnTrpnの合成)
IR (ATR): ν = 3272, 3030, 3024, 2929, 2729, 1452, 1451, 1360, 1297, 1200, 1116, 1075, 1026, 905, 816, 728, 695, 596.
1H NMR (CDCl3): δ 6.98 (2, 6H, Ar), 6.95 (2, 3H, Ar), 4.60 (s, 6H, -CH2-Ar), 3.30 (m, 6H, -CH2-NH-), 2.82 (m, 6H, N-CH2-CH2-), 1.63 (q, 6H, -CH2-CH2-CH2-), 1.40 (m. 6H, -CH-), 1.18 (d, 36H, -CH3).
UV-vis:348 (sh), 405(sh), 590(sh).
IR (ATR): ν = 3028, 3024, 2958, 2928, 2867, 2796, 1599, 1526, 1464, 1381, 1361, 1325, 1273, 1227, 1145, 1126, 1078, 1056, 1026, 992, 914, 871, 846, 803, 720, 691.
UV-vis (in THF / nm (ε/M-1 cm-1)):344 (9100), 415 (850).
IR (ATR): ν = 3056, 2957, 2920, 2870, 2810, 1585, 1578, 1481, 1457, 1369, 1293, 1246, 1185, 1153, 1114, 1060, 984, 890, 847, 816, 749, 683, 637, 536, 471.
UV-vis (in THF / nm (ε/M-1 cm-1)):299 (12000), 556 (400 sh).
(1)還元剤の存在下でのアンモニアの製造
窒素雰囲気下、20 mLシュレンクにバナジウム錯体(2a) 10.0 mg (0.0130mmol)を入れ、脱水THF 5.00 mLに溶かした。この溶液に5.00 mLのTHFに溶かしたナトリウムナフタレニド(Na[C10H8])(1.04 mmol)を室温で加え1時間かき混ぜた。混合液を-80℃まで冷却し、トリフルオロメタンスルホン酸(HOTf) 92.0 μL (1.04 mmol)をゆっくり加え、1時間かき混ぜた。混合液を室温に戻してさらに3時間かき混ぜた後、2 M塩酸 5.00 mLを加え、アンモニアの製造と定量を行った。
混合液を1.00 mL測り取り、蒸留水49.0 mLで希釈して測定試料とした。この測定試料を用いて、既知の方法であるインドフェノール法を用いてアンモニアの定量を行った。結果を図8及び表1(entry 1)に示す。
窒素雰囲気下、電解質として0.1mol/l 過塩素酸テトラブチルアンモニウム塩/テトラヒドロフラン溶液に、バナジウム錯体(2c)を2mmol/Lの濃度で溶解させた。プロトン源はバナジウム錯体(2c)に対して、2,6-ジメチルピリジン-トリフルオロメタンスルホン酸([LutH]OTf)80等量を溶解させた。3極式の電解セルを用い(図9を参照)、参照極をAg/Ag+、作用極をグラッシーカーボン、対極を白金線とし、グローブボックス中で所定時間、定電位電解を行った。その条件及び結果を表1(entry 5及び6)に示す。
Claims (14)
- 式(2):
で表される化合物。 - 式(2)において、Rが同一又は異なって、アリール基(当該アリール基は置換基を有していてもよい)である、請求項1に記載の化合物。
- 式(2)において、Rが同一又は異なって、フェニル基(当該フェニル基は、アルキル基、及び置換基としてアルキル基を有していてもよいフェニル基からなる群より選択される少なくとも1種の置換基を有していてもよい)である、請求項1又は2に記載の化合物。
- 式(2):
で表される化合物の製造方法であって、式(1):
で表される化合物、及びバナジウム化合物を反応させる工程を含む、製造方法。 - バナジウム化合物が3価のバナジウム化合物である、請求項4に記載の製造方法。
- バナジウム化合物が、式(6):
VX3Lp (6)
(式中、Xは同一又は異なってハロゲン原子を示し、Lは配位子を示し、pは0〜3の整数を示し、pが2又は3のとき、Lは同一又は異なっていてもよい。)
で表される化合物である、請求項4又は5に記載の製造方法。 - さらに脱プロトン化剤を反応させる、請求項4〜6のいずれかに記載の製造方法。
- アンモニアの製造方法であって、式(2):
で表される化合物を、必要に応じ還元条件下で、窒素分子及びプロトン源と反応させてアンモニアを製造する工程を含む、製造方法。 - 反応を還元条件下で行い、当該還元条件下が、還元剤の存在下及び/又は電気化学的に過電圧を印加した条件下である、請求項8に記載の製造方法。
- プロトン源が、水、有機酸及び無機酸からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項8又は9に記載の製造方法。
- アンモニアの製造方法であって、
(A)式(1):
で表される化合物、及びバナジウム化合物を反応させて、式(2):
で表される化合物を製造する工程、並びに
(B)得られた式(2)で表される化合物を、必要に応じ還元条件下で、窒素分子及びプロトン源と反応させてアンモニアを製造する工程を含む、製造方法。 - 式(1):
で表される化合物。 - 式(1A):
で表される化合物の製造方法であって、触媒の存在下に、トリス(3−アミノプロピル)アミン、及び式(7):
RA−Y (7)
(式中、Yは脱離基を示し、RAは前記に同じ。)
で表される化合物をカップリングさせる工程を含む、製造方法。 - 式(1B):
で表される化合物の製造方法であって、トリス(3−アミノプロピル)アミン、及び式(8):
RB1−CHO (8)
(式中、RB1はRBからメチレン基(−CH2−)を除いた基を示す。)
で表される化合物を還元的アミノ化反応に付す工程を含む、製造方法。
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