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高選択的炭素炭素結合生成反応に有効な酸化物担持ルテニウム触媒の開発

Research Project

Project/Area Number 11J05074
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Catalyst/Resource chemical process
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

三浦 大樹  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsグリーンケミストリー / ルテニウム / セリア / ジルコニア / 固体触媒 / クロスカップリング / 炭素炭素結合生成反応 / ヒドロアシル化反応
Research Abstract

環境への負荷の低い有機合成を可能にする触媒の開発が注目されている。申請者は、これまでに芳香族C-H結合の活性化を経る選択的炭素-炭素結合反応など種々の分子変換反応に有効なセリア担持ルテニウム触媒等を見出しているが、本研究では、分光学的解析手法による触媒活性種の構造と発生機構の解明を図り、その結果をもとに広範な分子変換反応への展開を試みた。
酸化物担持Ru触媒のアルキンとアクリル酸エステルのカップリング反応への適用可能性を検討した結果、セリアおよびジルコニア担持ルテニウム触媒がギ酸ナトリウム共存下で、極めて高い活性を示すことを明らかにした。一方、シリカ、アルミナ、チタニア、およびマグネシアに担持したRu触媒は全く活性を示さなかった。これらの担持ルテニウム触媒を分光学的手法によって解析した結果、シリカ、アルミナ、チタニア、およびマグネシア上に担持されたルテニウム種は6配位の酸化ルテニウムと類似した構造を有していたが、セリア上のRu種はより歪んだ配位構造を有するルテニウムオキソ種として存在していることを明らかにした。このルテニウムオキソ種が反応初期段階に低原子価Ru種に変換され、触媒活性が発現したと結論している。本触媒系は内部・末端アルキンの双方に適応可能であり、さらに異種アルケンとのクロスカップリング反応にも有効であった。
さらに、セリアおよびジルコニア担持ルテニウム触媒がギ酸ナトリウムおよびリン配位子存在下で、アルキンの芳香族アルデヒドによるヒドロアシル化反応に優れた活性を有することを見出した。これまでの錯体触媒などでは、副反応である脱カルボニル化の抑制のために、配位性の官能基を有するアルデヒド等に適用範囲が限られていたが、本触媒系を用いた場合は、配位性の官能基を必要とせず、基質の適用範囲が広がった。
これらの触媒は顕著な活性の低下を伴うことなく再利用可能であり、優れた環境対応性能を有している。

Report

(1 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Intermolecular Coupling of Alkynes with Acrylates by Recyclable Oxide-supported Ruthenium Catalysts : Formation of Distorted Ruthenium(IV)-oxo Species on Ceria as a Key Precursor of Active Species2011

    • Author(s)
      H.Miura, S.Shimura, S.Hosokawa, S.Yamazoe, K.Wada, M.Inoue
    • Journal Title

      Adv.Synth.Catal.

      Volume: 353 Issue: 14-15 Pages: 2837-2843

    • DOI

      10.1002/adsc.201100415

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ceria-supported Ruthenium Catalysts for the Synthesis of Indole via Dehydrogenative N-Heterocyclization2011

    • Author(s)
      S.Shimura, H.Miura, K.Wada, S.Hosokawa, S.Yamazoe, M.Inoue
    • Journal Title

      Catal.Sci.Technol.

      Volume: 1 Issue: 8 Pages: 1340-1346

    • DOI

      10.1039/c1cy00235j

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 酸化物担持ルテニウム触媒を用いるアルキンへのヒドロアシル化反応2011

    • Author(s)
      三浦大樹・和田健司・細川三郎・井上正志
    • Organizer
      第108回触媒討論会
    • Place of Presentation
      北見市、北見工業大学
    • Year and Date
      2011-09-21
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Non-chelation-assisted Intermolecular Hydroacylation of Alkynes by Ru/CeO2 Catalysts2011

    • Author(s)
      Hiroki Miura, Kenji Wada, Saburo Hosokawa, Masashi Inoue
    • Organizer
      International Symposium on Relations between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis
    • Place of Presentation
      ドイツ・ベルリン市・ベルリン自由大学
    • Year and Date
      2011-09-15
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Ru/CeO2触媒を用いるアルキンへのヒドロアシル化反応2011

    • Author(s)
      三浦大樹・和田健司・細川三郎・井上正志
    • Organizer
      第58回有機金属化学討論会
    • Place of Presentation
      名古屋市・名古屋大学東山キャンパス
    • Year and Date
      2011-09-08
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Ru/CeO2触媒を用いるアルキンの環境調和型変換反応【優秀講演賞受賞発表】2011

    • Author(s)
      三浦大樹・和田健司・細川三郎・井上正志
    • Organizer
      第5回触媒道場
    • Place of Presentation
      京都市・関西セミナーハウス
    • Year and Date
      2011-09-06
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Coupling of Alkynes with Acrylates by Supported Ru Catalysts2011

    • Author(s)
      Hiroki Miura, Shun Shimura, Kenji Wada, Saburo Hosokawa, Masashi Inoue
    • Organizer
      5th International Conference on Green and Sustainable Chemistry
    • Place of Presentation
      米国・ワシントンDC
    • Year and Date
      2011-06-22
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸化物担持Ru触媒を用いるアルキンとアクリル酸エステルのカップリング反応【第4回GSC Student Travel Grant Awards受賞発表】2011

    • Author(s)
      三浦大樹・和田健司・細川三郎・井上正志
    • Organizer
      第11回GSCシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京都・早稲田大学国際会議場
    • Year and Date
      2011-06-02
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ルテニウム触媒の製造方法及びルテニウム触媒を用いたアルキル基又はアルケニル基置換化合物の製造方法2012

    • Inventor(s)
      和田健司; 三浦大樹; 長尾将弘; 細川三郎; 井上正志
    • Industrial Property Rights Holder
      和田健司; 三浦大樹; 長尾将弘; 細川三郎; 井上正志
    • Industrial Property Number
      2012-002102
    • Filing Date
      2012-02-02
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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