[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

その電子、私が引き受けよう

[スポンサーリンク]

個人的な印象ですが、典型元素化学において、扱う元素が高周期に行くほどマニアックな化学、と言うイメージがある気がします。扱いにくさや毒性等を考えると仕方ないのかもしれません。

が!たった一つ、高周期典型元素の中でいずれ、より巨大一分野へと展開するだろうと、ずーっと注目してきた元素があります。

それが、高周期諸島のパラダイス地、   ビスマスッ!!

なぜかっ??!!

 

簡単にポイントを挙げると、

  1. 安い!(よく原料として用いられるBiCl3、筆者の国では25g/2500円程度。ここでは高いと言われておりますが・・それにしても美しい)
  2. 毒性が低い!(と、言われていますが、この辺りはもうちょっと検証が必要かと)
  3. 15族のくせにルイス酸としても働く!
  4. 三価と五価の状態をとれる

とまぁ、まるで優しい遷移金属みたいなヤツなんですよ。

実は日本には以前より、低配位から触媒反応、有機合成に至るまで、ビスマスを扱う化学者が多く存在します [1]。
しかーし、現時点では、立体や電子状態を制御した有機化合物として意のままに合成する手法や、上述のルイス酸的性質を含め反応性等の化学的性質の点において、まだまだ開拓&発展し得る分野であると言えると思います。

サクサク展開できていない要因の一つとして、C-Bi結合の弱さが挙げられます。キレちゃうんです。
そのため、まだまだ隠れた性質満載と思われるビスマス化合物ですが、最近Angew誌に報告された論文から、その新しい性質についてご紹介。

まずはこちら。

”σ-Accepting Properties of a Chlorobismuthine Ligand”
Tzu-Pin Lin, Iou-Sheng Ke, Francois P. Gabbai, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 4985. DOI: 10.1002/anie.201200854.

Texas A&M UniversityのGabbaiらのグループは、ホスフィンが置換したフェニル基を三つもつビスマス化合物 を合成し、それを二当量のAuClと反応させました。その結果、ビスマス上から一つフェニル基が外れた金錯体 が得られています。
いやー相変わらずC-Bi結合、切れてますねぇ(本反応では金二核錯体 も得られています)。

rk04251201.gifrk042512compound2.jpg

  (図:論文より)

注目すべきはAuとBi間の相互作用。
これね、Bi:→Auじゃなく、Bi←Auなんです。

ほぉ??
と思いましたが、どうやらCl-Biのσ*へ金からd電子が流れ込んでいる、いわゆる3中心4電子型の相互作用のよう。
(注:段階的にイメージするためσ*と書きましたが、Biのp軌道にClとAuから2電子ずつです)

ほほぉ。

で、同様に合成したPd錯体 においても、類似の現象(Bi←Pd)が観測されています。

rk04251202.gifさて、この論文がオンライン上で現れたわずか8日後に、同じくAngew誌にビスマス化合物の論文が登場しました。フンボルト大学のLimbergらのグループによるもの。

“Gold– and Platinum–Bismuth Donor–Acceptor Interactions Supported by an Ambiphilic PBiP Pincer Ligand”
Carolin Tschersich, Christian Limberg, Stefan Roggan, Christian Herwig, Nikolaus Ernsting, Sergey Kovalenko, Stefan Mebs, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 4989. DOI: 10.1002/anie.201200848.

彼らはホスフィンが置換したフェニル基を二つ持つ塩化ビスマス化合物 を合成し、それを一当量の(Ph3P)AuClと反応させました。

で、得られた化合物は・・・・上述論文の化合物 !全く同じです、はい。

rk04251203.gif

ここでもBi←Au相互作用について、見事なまでに同様に考察されています。
また、こちらの論文では、もう一つの例としてPt錯体 が合成されています。

両論文ともBiはL型よりむしろZ型の配位子として働く(そして6s軌道中の孤立電子対はほとんど電子供与性を示さない)、と結論づけています。

まぁ、塩素原子がBiのルイス酸性の向上にかなり貢献しているようですが、このタイプのリガンドにおいてBi上の置換基を修飾することで、錯体の遷移金属周りの電子状態を制御できそう、とのことです。

電子供与性の高い配位子が注目され続けてきた昨今まことしやかに電子欠損型の配位子開発が注目され始めているのも事実ですよね。

あくまでもリガンドとしての可能性を示唆していますが、筆者が注目しているのは遷移金属との錯体よりもビスマス化合物そのもの。

特に、ルイス酸性を示しているこの6p軌道は、例えば金触媒において不飽和結合等の活性化に作用している軌道と同じ。そして上述したC-Bi結合の弱さを利点と捉えて展開することで、ビスマス化合物自体が、より多様な反応に利用できる代替触媒となり得る日も近いと感じます。

ビスマスで済ます・・・

ビスマス マスマス注目デス (村井君のブログ風

 

参考文献

[1] Selected
(a) N. Tokitoh, Y. Arai, R. Okazaki, S. Nagase, Science (1997) 277, 78. DOI: 10.1126/science.277.5322.78.
(b) T. Ooi, R. Goto, K. Maruoka, JACS (2003) 125, 10494. DOI: 10.1021/ja030150k.
(c) H. Qin, N. Yamagiwa, S. Matsunaga, M. Shibasaki, JACS (2006) 128, 1611. DOI: 10.1021/ja056112d.
(d) S-F. Yin, J. Maruyama, T. Yamashita, S. Shimada ACIE (2008) 47, 6590. DOI: 10.1002/anie.200802277.
(e) K Komeyama, N. Saigo, M. Miyagi, K. Takaki, ACIE (2009) 48, 9875. DOI: 10.1002/anie.200904610.
(f) Y. Nishimoto, M. Takeuchi, M. Yasuda, A. Baba, ACIE (2012) 51, 1051. DOI: 10.1002/anie.201107127.

関連書籍

[amazonjs asin=”0444205284″ locale=”JP” title=”Organobismuth Chemistry”][amazonjs asin=”1493947443″ locale=”JP” title=”Bismuth-Containing Compounds (Springer Series in Materials Science)”]

関連記事

  1. 進化する高分子材料 表面・界面制御 Advanced:高分子鎖デ…
  2. 化学の力で迷路を解く!
  3. 酸素を使った触媒的Dess–Martin型酸化
  4. 「つける」と「はがす」の新技術|分子接合と表面制御 R3
  5. 2013年就活体験記(2)
  6. 続セルロースナノファイバーの真価【対面講座】
  7. 有機合成化学協会誌2020年7月号:APEX反応・テトラアザ[8…
  8. 光応答性リキッドマーブルのマイクロリアクターとしての機能開拓

注目情報

ピックアップ記事

  1. 3Dプリント模型を買ってコロナウイルス研究を応援しよう!
  2. 「パキシル」服用の自殺者増加 副作用の疑い
  3. 研究者のためのCG作成術③(設定編)
  4. ケムステ主催バーチャルシンポジウム「最先端有機化学」を開催します!
  5. 第41回ケムステVシンポ「デジタル化社会における化学研究の多様性」を開催します!
  6. アルツハイマー病早期発見 磁気画像診断に新技術
  7. エナンチオ選択的Heck反応で三級アルキルフルオリドを合成する
  8. 私がケムステスタッフになったワケ(2)
  9. 有機合成プロセスにおけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用
  10. フローマイクロリアクターを活用した多置換アルケンの効率的な合成

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2012年5月
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031  

注目情報

最新記事

創薬懇話会2025 in 大津

日時2025年6月19日(木)~6月20日(金)宿泊型セミナー会場ホテル…

理研の研究者が考える未来のバイオ技術とは?

bergです。昨今、環境問題や資源問題の関心の高まりから人工酵素や微生物を利用した化学合成やバイオテ…

水を含み湿度に応答するラメラ構造ポリマー材料の開発

第651回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院工学研究科(大内研究室)の堀池優貴 さんにお願い…

第57回有機金属若手の会 夏の学校

案内:今年度も、有機金属若手の会夏の学校を2泊3日の合宿形式で開催します。有機金…

高用量ビタミンB12がALSに治療効果を発揮する。しかし流通問題も。

2024年11月20日、エーザイ株式会社は、筋萎縮性側索硬化症用剤「ロゼバラミン…

第23回次世代を担う有機化学シンポジウム

「若手研究者が口頭発表する機会や自由闊達にディスカッションする場を増やし、若手の研究活動をエンカレッ…

ペロブスカイト太陽電池開発におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用

持続可能な社会の実現に向けて、太陽電池は太陽光発電における中心的な要素として注目…

有機合成化学協会誌2025年3月号:チェーンウォーキング・カルコゲン結合・有機電解反応・ロタキサン・配位重合

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2025年3月号がオンラインで公開されています!…

CIPイノベーション共創プログラム「未来の医療を支えるバイオベンチャーの新たな戦略」

日本化学会第105春季年会(2025)で開催されるシンポジウムの一つに、CIPセッション「未来の医療…

OIST Science Challenge 2025 に参加しました

2025年3月15日から22日にかけて沖縄科学技術大学院大学 (OIST) にて開催された Scie…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー