カレン・ゴールドバーグ
カレン・イラ・ゴールドバーグ
母校バーナード・カレッジAB 1983カリフォルニア大学バークレー校Ph.D. 1988
科学者としてのキャリア
フィールド有機金属化学、触媒
機関ペンシルベニア大学

ワシントン大学イリノイ州立大学

オハイオ州立大学
論文遷移金属系における炭素-炭素および炭素-水素結合の形成と開裂に関する合成的および機構的研究 （1988）
博士課程の指導教員ロバート・G・バーグマン
その他の学術アドバイザーロアルド・ホフマン、スティーブン・J・リパード、ブルース・E・バーステン

カレン・イラ・ゴールドバーグはアメリカの化学者で、現在ペンシルベニア大学のヴァゲロス・エネルギー研究教授を務めています。[ 1 ]ゴールドバーグは無機化学および有機金属化学の研究で最もよく知られています。彼女の最近の研究は触媒、特に酸化触媒の開発、そして分子状酸素の合成と活性化に焦点を当てています。[ 1 ] 2018年、ゴールドバーグは米国科学アカデミーに選出されました。[ 2 ]

キャリア

カレン・ゴールドバーグは、1983年にコロンビア大学バーナード・カレッジで化学の学士号を取得しました。学部生時代の研究には、コーネル大学とコロンビア大学のロアルド・ホフマン教授、スティーブン・リパード教授、AT&T研究所のトム・グレーデル博士とスティーブン・バーツ博士の指導が含まれています。1988年には、カリフォルニア大学バークレー校のロバート・バーグマン教授の指導の下、化学の博士号を取得しました。彼女はオハイオ州立大学でブルース・バーステン教授のもとで博士研究員として1年間を過ごし、 1989年にイリノイ州立大学の教員になった。1995年、ゴールドバーグはワシントン大学で化学の助教授として働き始め、2000年に終身在職権を与えられ准教授に昇進し、2003年には教授に昇進した。[ 3 ] 2017年、ゴールドバーグは研究グループをペンシルベニア大学に移し、そこで化学科のヴァジェロスエネルギー研究教授を務めている。[ 1 ] [ 4 ]

研究

ゴールドバーグの研究対象は、基礎的な有機金属反応における触媒のメカニズムと応用の解明です。これは、アルカンなどの様々な原料から、より効率的で安価で環境に優しい化学製品や燃料を設計するという目標に結実します。ゴールドバーグが開発に貢献したプロセスの一つは、イリジウムピンサー触媒を用いたアンモニアボランの脱水素化です。この反応は、温和な条件下で高速度で進行し、効率的な触媒再生が実現しました。[ 5 ]

求電子酸化触媒

30年以上前、シロフは白金系金属存在下でのアルカンの選択酸化反応を発見しました。この反応は、触媒であるPt(II)金属に加えて化学量論的な酸化剤を必要としたため、実用的ではありませんでした。この発見をきっかけに、ゴールドバーグはCH結合の活性化、酸化、そしてC-ヘテロ原子結合の形成について深く探求し、より実用的な製品の開発に至りました。近年のアルカンの利用研究において、ゴールドバーグは白金系触媒を用いた酸化反応によるアルカンの官能基化について研究しています。[ 6 ]

パラシメン Ru 錯体の触媒作用により、ピバルデヒドと水が反応してカルボン酸と水素ガスを生成します。

白金(II)メチル錯体は、シロフメタン酸化システムと、より最近の触媒的白金メタン酸化システムの両方において重要な中間体です。ゴールドバーグの研究は、白金、あるいはルテニウム、イリジウム、ロジウムなどの他の後期金属触媒を用いてアルカンからアルコールを生成するものです。その結果、彼女の研究は、競合するアルデヒド不均化反応よりも高い選択性と高い転化率を得るために、Ru(II)ジアミン錯体群を前駆触媒として用いる方法を発見しました。[ 7 ]

水素化アルミニウムリチウムは強力な還元剤として広く用いられている。しかし、エステルやラクトン中に存在する共鳴安定化カルボニル基をアルコールに還元することは困難である。そこで、彼女の研究グループは、塩基を含まない金属触媒錯体を用いてエステルやラクトンを水素化してアルコールを生成するというアイデアを思いついた。高収率でギ酸エステルを生成した触媒は、ハーフサンドイッチ構造のイリジウム・ビピリジン錯体である。イリジウムとロジウムの同じハーフサンドイッチ構造の錯体は、比較的温和な条件下でカルボン酸を水素化する有能な触媒として用いられた。この反応の背後にあるメカニズムは、触媒からギ酸への水素化物移動が反応の主要部分である。[ 8 ]

ゴールドバーグは、触媒による新技術実現センター（CENTC）[ 9 ]を通じて、CH、CC、CO、CN、NHといった強固な結合を活性化する方法の発見にも貢献しました。これにより、ゴールドバーグ研究グループは、これらの結合が酸化的付加と還元的脱離によって活性化された後、官能基化する方法を発見しました。この研究は、これらの触媒プロセスの詳細なメカニズム、中間体、そして速度論的障壁を明らかにしました。[ 6 ]

アルケンの反マルコフニコフヒドロアミノ化

直線状の反マルコフニコフ生成物の重要性を認識し、ゴールドバーグはアルケンの反マルコフニコフヒドロアミノ化の触媒作用を助ける遷移金属触媒の発見に焦点を当てています。彼女の論文の一つでは、非対称ピロリド配位子を持つPt(II)錯体を用いて、不活性アルケンのヒドロアリール化を触媒する方法を紹介しています。ベンゼンと1-ヘキセン、そして最適化された触媒を用いることで選択性が得られました。その結果、プロピレンを基質として高濃度のオレフィンを生成することができました。[ 10 ]

彼女のこの分野における研究の大部分は、炭素含有分子が関与する還元的脱離反応および酸化的付加反応の実験的研究であり、これらの反応過程の反応座標に関する情報を得ることを目的としています。また、アルカン生成物の還元的脱離反応における白金系触媒の使用に関する研究では、白金錯体および選択された中間体の結晶構造解析を行い、これらの反応機構を解明しています。[ 11 ]

分子状酸素触媒

最終酸化剤として酸素を使用するパラジウム触媒サイクルの例。

ゴールドバーグ氏の研究対象には、分子状酸素を触媒における選択的酸化剤として利用することも含まれています。分子状酸素は容易に入手でき、環境にも優しいため、ゴールドバーグ氏はCENTCに関与する他の研究グループと共に、酸素の反応性をより深く理解し、それを活性化して最大限に活用しようと試みてきました。現在の研究は、遷移金属錯体と酸素の反応がどのように起こるのかを理解することを目指しています。ゴールドバーグ氏は最近、パラジウム-水素化物結合への分子状酸素の挿入について調査し、この挿入反応にはラジカル連鎖機構が関与していないことを示唆する結果を得ました。[ 12 ]パラジウム-水素化物結合への酸素の挿入能に関するこの研究は、白金などの中周期から後期遷移金属と分子状酸素の一般的な反応性に関する研究によって拡張されました。[ 13 ]分子状酸素がパラジウムやその他の遷移金属と反応する方法の理解へのこの貢献は、選択的酸化剤としての分子状酸素のさらなる開発と完成につながる可能性があります。

Gem-ジアルキル配位子

白金テトラメチル錯体は、キレート二座配位子を介してエタン分子の脱離反応を起こす。

ゴールドバーグによる遷移金属触媒反応の研究は、さらに金属錯体配位子に重点を置いています。最近の出版物では、白金系金属錯体の gem -ジアルキル置換基を利用して、反応経路のメカニズムや、そのメカニズムにキレート開環が含まれるかどうかを決定できることが報告されています。[14] gem -ジアルキル置換基は、過去に化学系の熱力学的特性を認識するために使用されていましたが、最近の研究ではそれらの発見が速度論システムの理解にも広がっています。これらのタイプの置換基が二座配位子に及ぼす影響と、これらの影響が還元脱離反応のメカニズムと速度をどのように変化させるかに関するゴールドバーグの研究は、遷移金属ベースの無機および有機触媒の改良を前進させるのに役立ちました。

賞と栄誉

彼女の受賞歴は以下のとおりです。

参考文献

  1. ^ a b c「化学科」www.chem.upenn.edu . 2017年5月2日閲覧。
  2. ^ a b「米国科学アカデミー会員および外国人準会員の選出」米国科学アカデミー、2018年5月1日。 2018年5月12日閲覧。
  3. ^ 「Karen I. Goldberg – UW化学学部」depts.washington.edu . 2017年4月21日閲覧。
  4. ^ 「Karen Goldberg Joining Penn Chemistry」ペンシルバニア大学化学部. 2018年5月12日閲覧。
  5. ^ Denney, Melanie C.; Pons, Vincent; Hebden, Travis J.; Heinekey, D. Michael; Goldberg, Karen I. (2006). 「アンモニア‐ボラン脱水素反応の効率的触媒作用」アメリカ化学会誌. 128 (37): 12048– 12049. Bibcode : 2006JAChS.12812048D . doi : 10.1021/ja062419g . PM​​ID 16967937 . 
  6. ^ a b Look, Jennifer L.; Fekl, Ulrich; Goldberg, Karen I. (2004). C—H結合の活性化と官能基化. ACSシンポジウムシリーズ. 第885巻. pp.  283– 302. CiteSeerX 10.1.1.610.3949 . doi : 10.1021/bk-2004-0885.ch017 . ISBN  978-0-8412-3849-7。
  7. ^ Prantner, J. D; Goldberg, Karen. I (2014). 「メチル白金(II)と分子状酸素：メチル基転移によるジメチル白金(IV)の形成と競合するメチル白金(IV)への酸化」.有機金属. 33 (13): 3227– 3230. doi : 10.1021/om500243n .
  8. ^ Brewster, T. P; Goldberg, Karen. I (2016). 「塩基フリーイリジウム触媒によるエステルおよびラクトンの水素化」. ACS Catal . 6 (5): 3113– 3117. doi : 10.1021/acscatal.6b00263 .
  9. ^ a b触媒、CENTC、触媒による新技術実現センター。「CENTC-触媒による新技術実現センター」。depts.washington.edu 。 2017年5月10日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  10. ^ Clement, M. L; Goldberg, K. I (2014). 「白金(II)オレフィンヒドロアリール化触媒：反マルコフニコフ生成物の選択性の調整」. Chemistry: A European Journal . 20 (52): 17287–91 . doi : 10.1002/chem.201405174 . PMID 25377546 . 
  11. ^ Crumpton-Bregel, Dawn M.; Goldberg, Karen I. (2003). 「八面体Pt(IV)からのC−CおよびC−Hアルカン還元脱離の機構：五配位中間体を経由するか直接脱離するか？」アメリカ化学会誌. 125 (31): 9442– 9456. Bibcode : 2003JAChS.125.9442C . doi : 10.1021/ja029140u . PMID 12889975 . 
  12. ^ Denney, Melanie C.; Smythe, Nicole A.; Cetto, Kara L.; Kemp, Richard A.; Goldberg, Karen I. (2006). 「パラジウム(II)水素化物結合への分子状酸素の挿入」. Journal of the American Chemical Society . 128 (8): 2508– 2509. Bibcode : 2006JAChS.128.2508D . doi : 10.1021/ja0562292 . PMID 16492014 . 
  13. ^ Schuermann, ML; Goldberg, KI (2014年10月10日). 「PdおよびPt錯体と分子状酸素との反応」 . Chemistry: A European Journal . 20 (45): 14556– 14568. doi : 10.1002/chem.201402599 . PMID 25303084 . 
  14. ^ Arthur, Kathryn L.; Wang, Qi L.; Bregel, Dawn M.; Smythe, Nicole A.; O'Neil, Bridget A.; Goldberg, Karen I.; Moloy, Kenneth G. (2005). 「還元脱離反応におけるジホスフィンキレート開環の予備的試験としてのゲム-ジアルキル効果†」Organometallics . 24 (19): 4624– 4628. doi : 10.1021/om0500467 .
  15. ^ ROUHI, MAUREEN (1995). 「教育」. Chemical & Engineering News . 73 (15): 39– 40. doi : 10.1021/cen-v073n015.p039 .
  16. ^ 「ゴールドバーグ、カレン」アメリカ科学振興協会。 2018年5月12日閲覧。
  17. ^ 「2015年IPMIプレミア・プロフェッショナル・アワードに関する3本のビデオを公開」（PDF）国際貴金属協会（IPMI）2015年9月15日。
  18. ^ 「2016 National Award Recipients – American Chemical Society」 . American Chemical Society . 2017年5月9日閲覧。
  19. ^ Langston, Jennifer (2017年4月19日). 「ワシントン大学の教員2名がアメリカ芸術科学アカデミーに選出」 . UWニュース. 2018年5月12日閲覧。
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