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多機能協調型ナノクラスター触媒の開発

Research Project

Project/Area Number 21850007
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Organic chemistry
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

宮村 浩之  The University of Tokyo, 理学(系)研究科(研究院), その他 (00548943)

Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥2,704,000 (Direct Cost: ¥2,080,000、Indirect Cost: ¥624,000)
Fiscal Year 2010: ¥1,287,000 (Direct Cost: ¥990,000、Indirect Cost: ¥297,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,417,000 (Direct Cost: ¥1,090,000、Indirect Cost: ¥327,000)
Keywords金ナノクラスター / ナノ触媒 / 酸素酸化 / 協調機能型触媒 / イミン / 酸化的エステル化 / 酢酸エチル合成
Research Abstract

研究代表者らは既に、ポリスチレンを基盤とする高分子に固定化した金ナノクラスター触媒(PI Au)が、アルコールやヒドロキノンの酸素酸化反応に有効に機能すること見いだしている。今回、内部に三級アミン部位を持つポリスチレンを基盤とするポリマー存在下、金塩を還元し、マイクロカプセル化、過熱架橋によって協調機能型高分子固定化金ナノクラスター触媒を開発した。本触媒をアミンのイミンへの酸素酸化反応に適用したところ、従来の高分子固定化金ナノクラスター触媒と比較して高い反応性を有することがわかった。これは、高分子内部の塩基部位が基質のプロトンの引き抜きを促進することで、金ナノクラスターによる酸素酸化と協調していると考えられる。一般的に金ナノクラスター触媒は5nm以下の小さいクラスターが高い活性を有することが知られているが、本反応においては10nm前後のクラスターが特に高い活性を示した。今回開発した触媒は10nm前後のサイズの金クラスターを多く含有していることから、内部に導入したアミン部位がそのようなクラスターを選択的に安定化している可能性も考えられる。本触媒は簡便な操作で回収でき活性を維持したまま再利用することができた。本結果は有機高分子担体を修飾することで、ナノクラスター触媒の活性を協調作用でもって向上させることができることを示唆するものであり、今後他の反応、多元金属クラスター触媒等への応用も期待できる。
また、研究代表者らはPI Auをメタノール中で一級アルコールの酸素酸化反応を行うと選択的にメチルエステルが得られてくることを見いだした。反応機構検討より金ナノクラスター表面でヘミアセタールが安定化され、円滑な酸化的エステル化が進行するものと考えられる。この結果から、高分子担体を修飾することでより効率的なエステル化触媒、さらにはバイオエタノールからの酢酸エチル合成へ応用を行う予定である。

Report

(1 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2010 2009

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Enhanced acyl radical formation in the Au nanoparticle-catalysed aldehyde oxidation2010

    • Author(s)
      Marco Conte, Hiroyuki Miyamura, Shu Kobayashi, Victor Chechik
    • Journal Title

      Chem.Commun. 46

      Pages: 145-147

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A gold-immobilized microchannel flow reactor for oxidation of alcohols with molecular oxygen2009

    • Author(s)
      Naiwai Wang, Tsutomu Matsumoto, Masaharu Ueno, Hiroyuki Miyamura, Shu Kobayashi
    • Journal Title

      Angew.Chem., Int.Ed. 48

      Pages: 4744-4746

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spin trapping of Au-H intermediate in the alcohol oxidation by supported and unsupported gold catalysts2009

    • Author(s)
      Marco Conte, Hiroyuki Miyamura, Shu Kobayashi, Victor Chechik
    • Journal Title

      J.Am.Chem.Soc. 131

      Pages: 7189-7196

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 機能協調型高分子固定化金属ナノクラスター触媒の開発2010

    • Author(s)
      宮村浩之、小林修
    • Organizer
      日本化学会第90春季年会
    • Place of Presentation
      大阪,日本国
    • Year and Date
      2010-03-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規高分子固定化金属ナノクラスター触媒の開発と酸化的エステル化への応用2010

    • Author(s)
      宮村浩之、安川知宏、小林修
    • Organizer
      日本化学会第90春季年会
    • Place of Presentation
      大阪,日本国
    • Year and Date
      2010-03-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 架橋型高分子固定化触媒を用いた分子酸素を酸化剤とする触媒反応の開発2010

    • Author(s)
      宮村浩之、前畑佳納子、小林修
    • Organizer
      日本化学会第90春季年会
    • Place of Presentation
      大阪,日本国
    • Year and Date
      2010-03-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 金-チオール結合を利用した高分子固定化ルイスさん触媒の開発2010

    • Author(s)
      岡島勇気、宮村浩之、小林修
    • Organizer
      日本化学会第90春季年会
    • Place of Presentation
      大阪,日本国
    • Year and Date
      2010-03-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Aerobic oxidation reactions catalyzed by polymer immobilized gold and platinum nano-clusters2009

    • Author(s)
      宮村浩之, 小林修
    • Organizer
      The 9th Tateshina Conference on Organic Chemistry
    • Place of Presentation
      Nagano, Japan
    • Year and Date
      2009-11-14
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 高分子固定化金ナノクラスター触媒及びこの触媒を用いたイミン化合物の製法2010

    • Inventor(s)
      小林修, 宮村浩之
    • Industrial Property Rights Holder
      科学技術振興機構
    • Filing Date
      2010-03-10
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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

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