Carbon dioxide fixation via consecutive C-H bond and C-C bond formations
| Project/Area Number |
20H02780
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34030:Green sustainable chemistry and environmental chemistry-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
依馬 正 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (20263626)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | 二酸化炭素 / C-H結合 / C-C結合 / 触媒機構 / アルデヒド / 無溶媒触媒反応 / メチレン架橋反応 / インドール |
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| Outline of Research at the Start |
二酸化炭素（CO2）は、化石燃料の埋蔵量の減少に伴い、重要な炭素資源になりつつある。本研究では、触媒とヒドロシランを用いる環境調和型のCO2固定化反応を開発する。CO2の触媒的ヒドロシリル化により生じる反応性中間体（ギ酸シリルエステルなど）を経由し、ワンポットでC-H結合とC-C結合を連続形成させる。C-H結合とC-C結合の連続形成を伴うCO2からのワンポット・アルデヒド合成、ワンポット・ヒドロキシメチル化、ワンポット・メチル化、ワンポット・メチレン化反応などを開発する。その際、無溶媒触媒反応のポテンシャルも合わせて調査する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒドロシランを還元剤として用いる二酸化炭素のヒドロシリル化を経由して、二酸化炭素に対してC-H結合形成反応とC-C結合形成反応を連続的に進行させて有用な化合物群を合成するとともに、その反応機構を研究した。トリフェニルボランとフェニルシランは、二酸化炭素の還元に適した触媒活性種（ボロヒドリド中間体）を発生する。この触媒システムを用いると、1-メチルインドールなどの電子豊富な芳香環のメチレン架橋反応が進行することを発見し論文発表している。これを踏まえて本年度は、この反応の条件を詳しく精査した。検討の結果、興味深いことに、二酸化炭素（風船）雰囲気下、アセトニトリル中40℃で1-メチルインドールにフェニルシランとトリフェニルボランを作用させると、5,11-ジメチルインドロ[3,2-b]カルバゾールが主生成物として得られた。２分子の二酸化炭素が脱酸素的に変換されてベンゼン骨格の形成に使われている。一方、溶媒を酢酸エチルに変更すると、5,11,17-トリメチル-5,6,11,12,17,18-ヘキサヒドロシクロノナ[1,2-b:4,5-b':7,8-b'']トリインドールが選択的に得られた。３分子の二酸化炭素が脱酸素的に変換されて9員環のシクロファン骨格の形成に使われている。さらに、二酸化炭素（風船）雰囲気下、アセトニトリル中でジメチルフェニルシランを用いると、1-メチルインドールからトリス(1-メチル-3-インドリル)メタンが高収率で得られた。このようにヒドロシランや溶媒の種類を変えるだけで異なる4種類の生成物を選択的に合成できることが判明した。二酸化炭素の還元に伴って発生するギ酸シリルエステルやビス(シリル)アセタールと1-メチルインドールが反応して、1-メチル-3-メチリデン-3H-インドリウム中間体を経由しながら多成分連結反応が進行していると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(6 results)
