精密に分子集積した表面上での特異な触媒反応場の創製

• Project Area: Precise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions
• Project/Area Number: 16H01041
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo University of Technology
• Principal Investigator: 原 賢二 東京工科大学, 工学部, 教授 (10333593)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2017: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2016: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: 触媒 / 金属錯体 / メソ細孔 / PMO / 金表面 / 単分子層 / 触媒・化学プロセス / 合成化学 / メソポーラス担体 / 細孔

Outline of Annual Research Achievements

入手容易な原料利用、枯渇性資源非依存型の物質変換反応、環境負荷軽減等の高難度有機合成反応の開発が希求される現在、触媒化学が果たすべき役割は大きく、従来の学問分野の枠組みを超えた新しい触媒設計の概念が必要であろう。本研究では、触媒調製の新しいアプローチとして、金属錯体を規整表面上に精密かつ自在に集積することによって特異な触媒反応場を構築する手法を開発する。
本年度は、配位性の有機物を構成ユニットするメソポーラス有機シリカ(PMO)の細孔表面に種々の金属錯体を固定化し、特異な触媒機能の探索を行い、前年度の鉄に加えて、本年度は、銅、亜鉛、ニッケル、パラジウムなど多様な金属の固定化を行い、新規触媒機能の開拓を行った。また、領域内の研究者との共同研究を積極的に進めた。
さらに本研究では、金属表面上における分子活性化機能を有するユニットの集積による新規な触媒機能の実現 、金属表面上に形成させる高密度な金属錯体の単分子層において触媒活性中心の近接集積の効果による新規な触媒機能の発現を達成することを目指した。この目的のために高密度な金属錯体単分子層を利用することから、各触媒活性中心の近接二次元配列が可能である。このような近接した活性中心間には協奏的な触媒機能が発現することが期待される。 本年度は、前年度まで検討を行ってきたジイソシアニド単分子層に加えて新たな種々の有機分子を設計・合成した。
これらの成果の一部を学会、学術論文等で発表した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Institute of Chemical Technology(インド)
• [Journal Article] Electrical Matching at Metal/Molecule Contacts for Efficient Heterogeneous Charge Transfer (2018)
  • Author(s): Sato Shino、Iwase Shigeru、Namba Kotaro、Ono Tomoya、Hara Kenji、Fukuoka Atsushi、Uosaki Kohei、Ikeda Katsuyoshi
  • Journal Title: ACS Nano Volume: 12 Issue: 2 Pages: 1228-1235
  • DOI: 10.1021/acsnano.7b07223
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Active Palladium Colloids via Palladacycle Degradation as Efficient Catalysts for Oxidative Homocoupling and Cross-Coupling of Aryl Boronic Acids (2017)
  • Author(s): Sable, V.; Maindan, K.; Kapdi, A. R.; Shejwalkar, P. S.; Hara, K.
  • Journal Title: ACS Omega Volume: 2 Issue: 1 Pages: 204-217
  • DOI: 10.1021/acsomega.6b00326
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Heterogeneous Catalysis for Water Oxidation by an Iridium Complex Immobilized on Bipyridine-Periodic Mesoporous Organosilica (2016)
  • Author(s): Liu X.; Maegawa Y.; Goto Y.; Hara K.; Inagaki S.
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 55 Issue: 28 Pages: 7943-7947
  • DOI: 10.1002/anie.201601453
  • Peer Reviewed
• [Presentation] High-density Organic Monolayer as a Novel Type of Support Material for Sustainable and Unique Catalysis (2018)
  • Author(s): Kenji Hara
  • Organizer: Indo-Japan Conference (ICJ-2018) on New Insights into Multifunctional Catalysis for Biomass Transformation
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 構造規整表面固定化錯体触媒の開発とXAFSによる構造解析 (2018)
  • Author(s): 原 賢二
  • Organizer: X線スペクトロスコピー利用研究会 第５回会合
  • Invited
• [Presentation] Catalysis with High Density Molecular Monolayers for Organic Transformation (2017)
  • Author(s): Kenji Hara
  • Organizer: The 2nd European Organic Chemistry Congress
  • Place of Presentation: Hyatt Place Amsterdam Airport (オランダ アムステルダム)
  • Year and Date: 2017-03-03
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] High-Density Monolayers of Metal Complex for Catalytic Application (2017)
  • Author(s): Kenji Hara
  • Organizer: International Conference on Catalysis and Chemical Engineering (CCE-2017)
  • Place of Presentation: The Double Tree by Hilton Baltimore-BWI Airport (アメリカ合衆国 メリーランド州 リンシカムハイツ）
  • Year and Date: 2017-02-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High Density Molecular Array for Catalyst Preparation (2017)
  • Author(s): Kenji Hara
  • Organizer: 2017 International Conference on Nanospace Materials (ICNM 2017)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Iron-immobilized Periodic Mesoporous Organosilica as Active and Selective Catalyst for Amino Alcohol Synthesis (2017)
  • Author(s): P. Shejwalkar, K. Hara, Y. Maegawa, Y. Teraji, S. Inagaki
  • Organizer: International Symposium on Novel Energy Nanomaterials, Catalysts and Surfaces for Future Earth
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High-Density Monolayer of Metal Complex: Preparation and Catalysis (2016)
  • Author(s): Kenji Hara
  • Organizer: Global Research Efforts on Energy and Nanomaterials (GREEN 2016)
  • Place of Presentation: GIS Taipei Tech Convention Center（台湾 台北市）
  • Year and Date: 2016-12-24
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 高密度固定化錯体触媒の調製と応用 (2016)
  • Author(s): 原賢二
  • Organizer: 第13回触媒相模セミナー
  • Place of Presentation: 相模中央化学研究所（神奈川県綾瀬市）
  • Year and Date: 2016-11-17
  • Invited
• [Presentation] Fe-immobilized Periodic Mesoporous Organosilica in Catalytic Synthesis of Amino Alcohol (2016)
  • Author(s): Pushkar Shejwalkar, Kenji Hara, Yoshifumi Maegawa, Shinji Inagaki
  • Organizer: International Symposium on Catalysis and Fine Chemicals 2016 (C&FC 2016)
  • Place of Presentation: Howard Civil Service International House（台湾 台北市）
  • Year and Date: 2016-11-12
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] メソポーラス有機シリカへの鉄錯体の固定化とアミノアルコール合成反応への応用 (2016)
  • Author(s): 原賢二、SHEJWALKAR Pushkar、福岡淳、前川佳史、稲垣伸二
  • Organizer: 第118回触媒討論会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] Iron-immobilized periodic mesoporous organosilica as active and selective catalyst for amino alcohol synthesis (2016)
  • Author(s): Pushkar Shejwalkar, Kenji Hara, Yoshifumi Maegawa, Shinji Inagaki
  • Organizer: The 30th Conference of the European Colloid and Interface Society (ECIS 2016)
  • Place of Presentation: University of Rome “La Sapienza” (イタリア ローマ)
  • Year and Date: 2016-09-06
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 触媒化学研究室（原研究室）（研究室独自のページ）
  • URL: https://haralab2016.wixsite.com/haralab
• [Remarks] 東京工科大学工学部触媒化学（原）研究室（所属研究機関が作成したページ
  • URL: http://www.teu.ac.jp/info/lab/project/es/dep.html?id=18
• [Remarks] 触媒化学研究室（原研究室）（所属者が独自に作成したページ）
  • URL: https://haralab2016.wixsite.com/haralab
• [Remarks] 東京工科大学工学部触媒化学（原）研究室（所属研究機関が作成したページ）
  • URL: http://www.teu.ac.jp/info/lab/project/es/dep.html?id=18