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Innovative Organocatalysis in Cooperation with Wood Nanocellulose and Amino Acids

Research Project

Project/Area Number 26660145
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Wood science
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

KITAOKA Takuya  九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (90304766)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywordsナノセルロース / プロリン / 有機分子触媒 / アルドール反応 / カルボキシ基 / マトリックス効果 / 不斉合成 / 界面反応 / 立体制御 / アルドール縮合
Outline of Final Research Achievements

Catalysts accelerate various chemical reactions with high selectivity. In recent, “organocatalysts” have attracted much attention in chemistry, instead of rare metals and enzymes. Proline is well known as a first organocatalyst to catalyze an asymmetric aldol reaction; however it involves many difficulties in practical applications. Herein, we propose the interfacial aldol synthesis by the combination of proline and TEMPO-oxidized cellulose nanofibers. The aldol reaction of 4-nitrobenzaldehyde and acetone proceeded stoichiometrically and enantioselectively to synthesize (4R)-4-hydroxy-4-(4-nitrophenyl)-2-butanone. Proline alone showed very low catalytic efficiency and provided only racemic products. Thus, the cooperative interactions of catalysts and substrates on the crystalline nanocellulose must be a critical factor to enhance such asymmetric aldol reaction. Our challenge in pairing nanocellulose with organocatalysts will provide a new insight to interfacial asymmetric synthesis.

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2014 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (1 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 11 results) Book (2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] ナノセルロースが主役のマテリアル機能創発2015

    • Author(s)
      北岡卓也
    • Journal Title

      ナノファイバー学会誌

      Volume: 6 Pages: 25-28

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノセルロースが主役の複合材料開発2016

    • Author(s)
      北岡卓也
    • Organizer
      ナノセルロースフォーラム地域分科会第3回技術研修会
    • Place of Presentation
      九州大学箱崎キャンパス(福岡市東区)
    • Year and Date
      2016-03-30
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] セルロースナノファイバーとプロリン誘導体による不斉有機分子触媒反応2016

    • Author(s)
      舘林直子、金シン、北岡卓也
    • Organizer
      第66回日本木材学会大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス(名古屋市千種区)
    • Year and Date
      2016-03-27
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  • [Presentation] Combination of nanocellulose and nanomaterials for functional applications2016

    • Author(s)
      Takuya Kitaoka
    • Organizer
      Anselme Payen Award Symposium, 251st American Chemical Society National Meeting & Exposition
    • Place of Presentation
      Marriott Marquis San Diego Marina(サンディエゴ・アメリカ合衆国)
    • Year and Date
      2016-03-13
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] セルロースらしさが主役のナノ複合材料の新機能創発2016

    • Author(s)
      北岡卓也
    • Organizer
      平成27年度セルロース学会北海道・東北支部セミナー
    • Place of Presentation
      北海道大学農学部(札幌市北区)
    • Year and Date
      2016-02-22
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      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ナノセルロースが主役のマテリアル新機能創発2015

    • Author(s)
      北岡卓也
    • Organizer
      第43回高知大学アカデミアセミナー
    • Place of Presentation
      高知大学物部キャンパス(南国市)
    • Year and Date
      2015-11-27
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    • Invited
  • [Presentation] 多糖のナノアーキテクトニクスが切り拓く未来材料2015

    • Author(s)
      北岡卓也
    • Organizer
      第9回多糖の未来フォーラム
    • Place of Presentation
      京都府立大学大学会館(京都市左京区)
    • Year and Date
      2015-11-10
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    • Invited
  • [Presentation] Nanocellulose architectures and hybrid nanomaterials2015

    • Author(s)
      Takuya Kitaoka
    • Organizer
      9th International Paper and Coating Chemistry Symposium 2015
    • Place of Presentation
      東京大学弥生講堂(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-10-29
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 樹木ナノセルロースの界面を不斉反応場とするプロリン誘導体による有機分子触媒反応2015

    • Author(s)
      舘林直子、金シン、北岡卓也
    • Organizer
      第22回日本木材学会九州支部大会
    • Place of Presentation
      大分県労働福祉会館ソレイユ(大分市)
    • Year and Date
      2015-10-05
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  • [Presentation] Cooperative asymmetric organocatalysis with proline and nanocellulose2015

    • Author(s)
      Xin Jin, Takuya Kitaoka
    • Organizer
      International Symposium on Wood, Fibre and Pulping Chemistry 2015 (18th ISWFPC2015)
    • Place of Presentation
      University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna(ウィーン・オーストリア)
    • Year and Date
      2015-09-09
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] TEMPO酸化ナノセルロースとプロリンによる協調的不斉触媒反応2015

    • Author(s)
      金シン、北岡卓也
    • Organizer
      セルロース学会第22回年次大会
    • Place of Presentation
      北海道大学学術交流会館(札幌市北区)
    • Year and Date
      2015-07-09
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  • [Presentation] ナノセルロースらしさが切り拓く材料革命2015

    • Author(s)
      北岡卓也
    • Organizer
      ナノセルロースフォーラム技術セミナー
    • Place of Presentation
      木材会館(東京都江東区)
    • Year and Date
      2015-07-07
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      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] セルロースナノファイバーとプロリンによる不斉有機分子触媒反応2015

    • Author(s)
      金シン、北岡卓也
    • Organizer
      第52回化学関連支部合同九州大会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場(北九州市小倉北区)
    • Year and Date
      2015-06-27
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 変幻自在のセルロース材料研究2015

    • Author(s)
      北岡卓也
    • Organizer
      第8回木質科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学中島董一郎記念ホール(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-06-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ナノセルロースとプロリンによる不斉有機分子触媒反応2015

    • Author(s)
      金シン、北岡卓也
    • Organizer
      第82回紙パルプ研究発表会
    • Place of Presentation
      東京大学弥生講堂(東京都文京区)
    • Year and Date
      2015-06-04
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Proline-mediated organocatalysis on wood cellulose nanofibers2015

    • Author(s)
      Jin X., Kitaoka T.
    • Organizer
      International Symposium on Wood Science and Technology 2015 (IAWPS2015)
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2015-03-15 – 2015-03-17
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] ナノセルロースらしさの材料開発2014

    • Author(s)
      北岡卓也
    • Organizer
      高知県「かみわざひとづくり事業」
    • Place of Presentation
      高知県立紙産業技術センター(高知県吾川郡)
    • Year and Date
      2014-11-18
    • Related Report
      2014 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Concept-driven materials design of glyco-nanocomposites2014

    • Author(s)
      Kitaoka T.
    • Organizer
      Japanese-European Workshop on Cellulose and Functional Polysaccharides
    • Place of Presentation
      Fraunhofer-Forum Berlin(ベルリン・ドイツ)
    • Year and Date
      2014-10-14 – 2014-10-16
    • Related Report
      2014 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 天然多糖マテリアルの新機能開拓2014

    • Author(s)
      北岡卓也
    • Organizer
      第63回高分子討論会
    • Place of Presentation
      長崎大学(長崎市)
    • Year and Date
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • Related Report
      2014 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] セルロースナノファイバーとプロリンの協奏的有機分子触媒反応2014

    • Author(s)
      金シン、木村紘也、北岡卓也
    • Organizer
      第21回日本木材学会九州支部大会
    • Place of Presentation
      くまもと県民交流館パレア(熊本市中央区)
    • Year and Date
      2014-09-11 – 2014-09-12
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] Synthesis and heterogeneous catalysis of metal nanocatalysts on TEMPO-oxidized cellulose matrix2014

    • Author(s)
      Kitaoka T.
    • Organizer
      2014 TAPPI International Conference on Nanotechnology of Renewable Materials
    • Place of Presentation
      Fairmont Hotel(バンクーバー・カナダ)
    • Year and Date
      2014-06-23 – 2014-06-26
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      2014 Research-status Report
  • [Book] 図解 よくわかるナノセルロース 「ナノセルロースとアミノ酸で不斉合成」2015

    • Author(s)
      北岡卓也
    • Total Pages
      214
    • Publisher
      日刊工業新聞社(ナノセルロースフォーラム編)
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  • [Book] セルロースナノファイバーの調製、分散・複合化と製品応用2015

    • Author(s)
      古賀大尚、北岡卓也(分担執筆)
    • Total Pages
      535
    • Publisher
      株式会社技術情報協会
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  • [Remarks] 生物資源化学研究室ホームページ

    • URL

      http://bm.wood.agr.kyushu-u.ac.jp/

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      2015 Annual Research Report 2014 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] エナンチオマーの製造方法、エナンチオ選択性向上方法、エナンチオマー種の合成制御方法、エナンチオ選択性向上剤、及び複合体2015

    • Inventor(s)
      金シン、舘林直子、北岡卓也
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人九州大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-182156
    • Filing Date
      2015-09-15
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URL: 

Published: 2014-04-04   Modified: 2017-05-10  

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