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セリア担持酸化ルテニウム触媒を活用する環境調和型高度分子変換プロセスの開発

Research Project

Project/Area Number 21651039
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Environmental technology/Environmental materials
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

井上 正志  京都大学, 工学研究科, 教授 (30151624)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 和田 健司  京都大学, 工学研究科, 准教授 (10243049)
細川 三郎  京都大学, 工学研究科, 助教 (90456806)
Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2010: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2009: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Keywords触媒反応 / 環境調和型プロセス / ルテニウム / 不均一系触媒 / C-H結合活性化 / セリア / ホウ素化 / パラジウム / ベンジルアルコール酸化反応 / C-C結合形成反応
Research Abstract

より環境負荷の小さな有機合成プロセスの開発と、こうしたプロセスを可能にする新触媒の開発は重要な課題である。中でも不活性炭素-水素結合活性化を伴う分子変換反応は、有機合成化学における最重要課題として興味を集めているが、こうした反応については、均一系金属錯体触媒の使用が不可欠と信じられていたというのが実情である。本研究では、均一系金属錯体触媒を用いなければ達成し得なかった不活性炭素-水素結合活性化を伴う分子変換反応を対象として、錯体触媒が本質的に抱える環境上・実用上の制約を一気に解消できる、セリア担持酸化ルテニウム触媒を活用する環境調和型プロセスを構築する。
本年度は、芳香族炭素-水素結合の直接アリール化およびアルキル化反応に対する、触媒の前処理の効果を検討した。水素雰囲気下で少量のトリフェニルボスフィンとともにセリア担持酸化ルテニウム触媒を100℃程度で20分~60分間加熱したところ、これらの反応に対する活性が飛躍的に向上した。例えば、前処理なしでは反応温度170℃で24時間を要したプロモベンゼンによるベンゾ[h]キノリンの直接アリール反応が、反応温度120℃で90分以内に完結した。FTIR等による触媒の分析結果から、酸化セリウム上に歪んだ配位構造を有するRu=O種が特異的に生成し、これが前処理段階で還元されて触媒活性種が発生していると推察される。
さらに、メシチレン等のSP^3 C-H結合の活性化を伴うホウ素化反応に有効な触媒の探索を行ったところ、酸化チタン担持パラジウム触媒が特に高い活性を示すことを見出した。特に、40℃といった室温に近い反応温度でもメシチレンとビスピナコラートジボロン間の反応が円滑に進行し、ベンジル位がホウ素化された生成物が中程度の収率で得られた。

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (8 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Development of Ceria-supported Ruthenium Catalysts Effective for Various Synthetic Reactions2011

    • Author(s)
      K.Wada, S.Hosokawa, M.Inoue
    • Journal Title

      Catalysis Surveys from Asia

      Volume: 15 Pages: 1-15

    • NAID

      120004247262

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of the preparation of conditions of Ru/CeO_2 catalyst for the liquid phase oxidation of benzyl alcohol2009

    • Author(s)
      S.Hosokawa, Y.Hayashi, S.Imamura, K.Wada, M.Inoue
    • Journal Title

      Catalysis Letters 129

      Pages: 394-399

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pore-structure Control of CeO_2 Coagulate Prepared from the Solvothermally Synthesized CeO_2 Colloidal Particles2009

    • Author(s)
      Y.Hayashi, S.Hosokawa, M.Inoue
    • Journal Title

      Microporous and Mesoporous Materials 128

      Pages: 115-119

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Recyclable solid ruthenium catalysts for the direct arylation of aromatic C-H bonds2010

    • Author(s)
      H.Miura, K.Wada, S.Hosokawa, M.Inoue
    • Organizer
      PACIFICHEM2010
    • Place of Presentation
      米国 ホノルルコンベンションセンター
    • Year and Date
      2010-12-19
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 脱水素環化反応によるインドールの合成に有効な酸化物担持ルテニウム触媒2010

    • Author(s)
      志村俊、三浦大樹、和田健司、細川三郎、井上正志
    • Organizer
      石油学会神戸大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(神戸市)
    • Year and Date
      2010-11-25
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Ru/CeO_2触媒に因る選択的C-C結合生成反応2010

    • Author(s)
      井上正志、和田健司、細川三郎
    • Organizer
      第25回 (財)有機合成化学研究所 講演会
    • Place of Presentation
      京都大学桂キャンパス
    • Year and Date
      2010-11-24
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Direct Arylation of Aromatic C-H bonds by Recyclable Solid Ru Catalysts2010

    • Author(s)
      H.Miura, K.Wada, S.Hosokawa, M.Inoue
    • Organizer
      6th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2010-05-20
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 金属酸化物担持ルテニウム触媒を用いた芳香族C-H結合のアルケンへの付加反応2009

    • Author(s)
      三浦大樹・和田健司・細川三郎・井上正志
    • Organizer
      日本エネルギー学会関西支部 第54回研究発表会、石油学会関西支部 第18回研究発表会合同研究発表会
    • Place of Presentation
      神戸大学六甲キャンパス (神戸市)
    • Year and Date
      2009-12-04
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] ソルボサーマル反応を利用した高表面積セリアの合成とその担体効果2009

    • Author(s)
      細川三郎・島村憲一・井上正志
    • Organizer
      第104回触媒討論会
    • Place of Presentation
      宮崎大学工学部 (宮崎市)
    • Year and Date
      2009-09-30
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Heterogeneous Ruthenium Catalysts Effective for the Addition of Aromatic C-H Bonds to Alkenes2009

    • Author(s)
      和田健司, 三浦大樹, 細川三郎, 井上正志
    • Organizer
      International Symposium on Relations between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis
    • Place of Presentation
      ストックホルム大学 (スウェーデン)
    • Year and Date
      2009-09-15
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] ソルボサーマル法を利用した希土類層状化合物の合成2009

    • Author(s)
      細川三郎・島村憲一・井上正志
    • Organizer
      第26希土類討論会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター (札幌市)
    • Year and Date
      2009-05-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ehcc.kyoto-u.ac.jp/eh41/home/

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ehcc.kyoto-u.ac.jp/eh41/home

    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2016-04-21  

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