固体触媒表面での新規不斉反応場の創成とワンポット精密有機合成反応の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand |
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| Project/Area Number |
20H04799
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
田村 正純 大阪市立大学, 人工光合成研究センター, 准教授 (10635551)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 不斉水素化 / ケトン / アルコール / イリジウム / 酸化セリウム / ニッケル / マイケル付加 / 触媒 |
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| Outline of Research at the Start |
不斉合成は農薬、医薬等の有用化合物の基本骨格を形成する重要な反応である。生成物との分離、触媒の回収・再利用の観点から、固体不斉触媒の開発が望まれるが、均一系不斉触媒に比べて固体表面は不均一かつキラル配位子を活性金属に的確に導入することが難しいため、圧倒的に開発は遅れている。本研究では、固体金属酸化物表面に担持した水素化活性化金属種を不斉配位子で表面修飾することで、新しい不均一系不斉触媒の構築を目指す。また、構築した触媒系の触媒構造および反応メカニズム解明も行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
均一系触媒に比べ、不均一系触媒である固体触媒を用いた不斉合成反応の例は非常に限られており、さらに、不斉合成をワンポット反応に組込んだ報告例はほとんどない。本研究では、キラル配位子を活性金属ではなく担体である金属酸化物に酸・塩基相互作用により導入し、活性金属周辺に集積させることで、固体表面に新規不斉反応場を形成することを目指している。さらに、金属酸化物の酸・塩基機能と不斉水素化を組み合わせたワンポット合成反応の実現を目指した、C-Cカップリング反応系の開発も行う。
昨年度までの検討により、酸化セリウムにイリジウムを担持させた触媒(Ir/CeO2触媒)にキラル配位子としてNOBIN(2-amino-2'-hydroxy-1,1'-binaphthyl)を組み合わせた金属＋金属酸化物＋有機配位子からなるハイブリッド触媒系が単純ケトンの不斉水素化に有効であることを見出している。速度論的解析、触媒構造解析及びDFT計算を組み合わせた検討から、イリジウムナノクラスター、酸化セリウム、NOBINの界面から成る不斉反応場を提案し、不斉水素化反応の反応メカニズムを明らかにした(ACS Catal., 12 (2022) 868-876)。また、昨年度までに見出していた、マイケル付加反応に有効な異種金属酸化物ハイブリッド触媒であるモリブデン酸化物担持酸化セリウム触媒(MoOx-CeO2触媒)の速度論解析を行い、触媒構造解析の結果を組み合わせることで、触媒活性サイトを解明し、また、その活性が有機強塩基触媒であるDBU(1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene)よりも1800倍高いことを明らかにした(ChemCatChem, 13 (2021) 4075-4079.)。さらに、前年度までに見出していたオレフィンの水素化に有効な異種金属からなるハイブリッド合金触媒であるNi-Ir alloy触媒がN-ヘテロ芳香族化合物の完全水素化反応にも高活性を示すことを見出し、Catal. Sci. Technol., 12 (2022) 2420-2425にその成果を報告した。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
