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Development of carbon-carbon bond formation between organic compounds and CO2 using semiconductor photocatalysis

Research Project

Project/Area Number 16F16040
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Synthetic chemistry
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

斎藤 進  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (90273268)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SELVAM KALIYAMOORTHY  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2016-10-07 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2018: ¥100,000 (Direct Cost: ¥100,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsCO2 / アミノカルボニル化 / アルコキシカルボニル化 / アリール化 / 可視光 / 半導体光触媒 / 分子触媒 / CO / アミド / エステル / ハロゲン化芳香族 / 二酸化炭素 / 炭素ー炭素結合形成反応
Outline of Annual Research Achievements

光エネルギーによって活性化された固体触媒の有機合成におけるポテンシャルは未知数であり、CO2と有機化合物との炭素-炭素結合形成反応における基盤的な触媒的方法論はほぼ皆無に等しい。半導体光触媒の触媒表面において有機化合物がどのような反応性を示すかの系統的な研究を行い、これらの点を明らかにすることを目的に研究を行った。実際には可視光によって活性化されるRe錯体触媒と犠牲アミン反応財および、Pd/TiO2-In2O3やその他の半導体と2級アミンやフェノール、ハロゲン化芳香族化合物をCO2と共存させることで可視光照射下、三成分連結反応が起こり、芳香族アミド、芳香族エステル、および芳香族ジケトンがわずかな反応条件の違いによってが得られることを見出した。この反応は1室1反応容器で最初に見出されたが、即座に2室1反応容器に変えて反応を行った。2室のうち、1室にはRe錯体触媒と犠牲反応剤を混入させCO源とした。もう1室はPd/TiO2-In2O3と2級アミンやフェノール誘導体、およびハロゲン化芳香族で満たした。2級アミンは反応基質としても犠牲反応剤としても機能する可能性がある。まずは第1室でCO2 からCOへの変換を行い、その結果生じる低濃度のCOが同一反応容器の中で、第2室へと気体として拡散移動する。この第2室でハロゲン化芳香族と各種成分が室温で反応し芳香環のアミノカルボニル化、アルコシキシカルボニル化、およびアリール化が起こった。13CO2を用いる反応によって、COが実際の反応基質であることが明らかとなった。また、第2室のより高原子価のPd種はCO自体が還元剤として働きPd(0)種を誘導したことが示唆された。2室1反応容器の条件を1室1反応容器へと最後にフィードバックさせ、同様な反応が進行することも見出した。今後はH2OとCO2からCOを発生冴える方法へと展開する。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Diboron-catalyzed dehydrative amidation of aromatic carboxylic acids with amines2018

    • Author(s)
      Dinesh N. Sawant, Dattatraya B. Bagal, Saeko Ogawa, Selvam Kaliyamoorthy, Susumu Saito
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 20 Issue: 15 Pages: 4397-4400

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.8b01480

    • NAID

      120006536931

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photocatalytic Transfer Hydrogenolysis of Allylic Alcohols on Pd/TiO2: A Shortcut to (S)-(+)-Lavandulol2017

    • Author(s)
      Takada Yuki、Caner Joaquim、Kaliyamoorthy Selvam、Naka Hiroshi、Saito Susumu
    • Journal Title

      Chem. Eur. J.

      Volume: 23 Issue: 71 Pages: 18025-18032

    • DOI

      10.1002/chem.201704099

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Visible-light mediated photocatalytic reductive functionalization of CO2 using a Re complex and Pd nanoparticles2019

    • Author(s)
      KALIYAMOORTHY, Selvam; SAWANT, Dinesh; MORI, Shogo; SAITO, Susumu
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Diboron-Catalyzed Dehydrative Amidation of Aromatic Carboxylic Acids with Amines2019

    • Author(s)
      BAGAL, Dattatraya B.; SAWANT, Dinesh N.; KALIYAMOORTHY, Selvam; SAITO, Susumu
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://noy.chem.nagoya-u.ac.jp/noy_j/publications.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-10-11   Modified: 2024-03-26  

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