ニッケル固体触媒から発生する活性種の利用と触媒機能

• Project Area: Molecule Activation Directed toward Straightforward Synthesis
• Project/Area Number: 25105742
• 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: Kyushu University
• Principal Investigator: 浜崎 昭行 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (00515174)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2014: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 合成化学 / 触媒・化学プロセス / 表面化学 / 合金 / 代替触媒

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、ニッケルと貴金属を組み合わせた固体触媒を用い、卑金属成分であるニッケルから生じる活性種を様々な有機合成反応に利用することを目的として研究を推進した。我々は先に、硝酸ニッケルと塩化金酸から生じた沈殿物を水素気流下において還元すると、金-ニッケル合金が生成することを見出した。本研究課題においても同触媒を一酸化炭素雰囲気下において利用し、ニッケル成分から生じるニッケルカルボニル類似活性種の有機反応への適用を試みたが、残念ながら期待される結果は得られなかった。そこで平成26年度は研究の方向性を見直し、貴金属成分として金の他にパラジウムや白金を用いた場合にニッケルと合金を形成するかどうか、またその構造および表面特性がどのように変化するかについて中心的に検討を行った。
触媒構造の解析は、透過型電子顕微鏡 (TEM)、X線光電子分光 (XPS)、X線回折 (XRD)などを用いて行った。TEM測定から、貴金属としてパラジウムおよび白金を用いた場合には、金の場合よりも幅広い金属比率においてニッケルと貴金属が高分散する様子が観察された。またXRDにおいては、調製した触媒の回折パターンが、ニッケルおよび貴金属成分単独が示す位置の中間にピークを示したことから、合金化していることが示唆された。また、生成したニッケル-貴金属合金を触媒としてベンジルアルコール類の水素化分解を行うと、貴金属成分や金属比率の違いが触媒活性に影響を与えることが見出された。
以上のように研究計画の見直しはあったものの、ニッケル-貴金属合金を触媒とした有機合成反応と触媒の表面特性について一定の結果が得られ、概ね研究計画通りの進展が見られた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Supported palladium hydroxide-catalyzed intramolecular double C–H bond functionalization for synthesis of carbazoles and dibenzofurans (2014)
  • Author(s): Ishida, T.; Tsunoda, R.; Zhang, Z.; Hamasaki, A.; Honma, T.; Ohashi, H.; Yokoyama, T.; Tokunaga, M.
  • Journal Title: Appl. Catal. B Envir Volume: 150-151 Pages: 523-531
  • DOI: 10.1016/j.apcatb.2013.12.051
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of microporous polymer-encapsulated Pd nanoparticles and their catalytic performance for hydrogenation and oxidation (2014)
  • Author(s): Ishida, T.; Onuma, Y.; Kinjo, K.; Hamasaki, A.; Ohashi, H.; Honma, T.; Akita, T.; Yokoyama, T.; Tokunaga, M.; Haruta, M.
  • Journal Title: Tetrahedron Volume: 70 Issue: 36 Pages: 6150-6155
  • DOI: 10.1016/j.tet.2014.04.049
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Formation of Gold Clusters on LaNi Mixed Oxides and Its Catalytic Performance for Isomerization of Allylic Alcohols to Saturated Aldehydes (2014)
  • Author(s): Ishida, T.; Aimoto, J.; Hamasaki, A.; Ohashi, H.; Honma, T.; Yokoyama, T.;Sakata, K.; Okumura,M.; Tokunaga, M.
  • Journal Title: Chem. Lett. Volume: 43 Issue: 8 Pages: 1368-1370
  • DOI: 10.1246/cl.140369
  • NAID: 130004677581
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gold Nanoparticles Assisted Formation of Cobalt Species for Intermolecular Hydroaminomethylation and Intramolecular Cyclocarbonylation of Olefins (2013)
  • Author(s): Liu, X.; Hamasaki, A.; Yamane, Y.; Aikawa, S.; Ishida, T.; Haruta, M.; Tokunaga, M
  • Journal Title: Catal. Sci. Tech Volume: 3 Issue: 11 Pages: 3000-3006
  • DOI: 10.1039/c3cy00336a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 酸化物担持金ナノ粒子による新たな触媒機能 (2013)
  • Author(s): 濱崎昭行, 石田玉青, 徳永信
  • Journal Title: 有機合成化学協会誌 Volume: 71 Pages: 443-451
  • NAID: 10031171535
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Promotional effect of Au on reduction of Ni(II) to form Au-Ni alloy catalysts for hydrogenolysis of benzylic alcohols (2013)
  • Author(s): Nishikawa, H.; Kawamoto, D.; Yamamoto, Y.; Ishida, T.; Ohashi, H.; Akita, T.; Honma, T.; Hamasaki, A.; Yokoyama, T.; Tokunaga, M
  • Journal Title: J. Catal Volume: 307 Pages: 254-264
  • DOI: 10.1016/j.jcat.2013.07.027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 金ナノ粒子による担体還元促進作用と新たな触媒機能 (2013)
  • Author(s): 石田玉青, 濱崎昭行, 徳永信
  • Journal Title: 触媒 Volume: 55 Pages: 195-200
• [Presentation] 金-ニッケル、パラジウム-ニッケル、白金-ニッケル合金調製法と触媒特性 (2015)
  • Author(s): 中村憲治・濱崎昭行・石田玉青・本間徹生・大橋弘範・横山拓史・徳永信
  • Organizer: 第115回触媒討論会
  • Place of Presentation: 成蹊大学
  • Year and Date: 2015-03-23
• [Presentation] 金-ニッケルおよびパラジウム-ニッケル合金調製法と触媒機能 (2014)
  • Author(s): 中村憲治・濱崎昭行・石田玉青・本間徹生・大橋弘範・横山拓史・徳永信
  • Organizer: 第26回 若手研究者のためのセミナー
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2014-11-22
• [Presentation] 酸化物担体から発生する金属カルボニル類似活性種を利用したカルボニル化反応
  • Author(s): 濱崎昭行
  • Organizer: 新学術領域「分子活性化」第５回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 姫路市
  • Invited
• [Presentation] Carbonylation Reactions Catalyzed by Metal Carbonyl-like Species Generated from Metal Oxide Support of Gold Nanoparticles Catalysts
  • Author(s): Hamasaki, A.
  • Organizer: Kyushu University/Pusan National University Joint Symposium 2013 on Molecular Systems for Devices
  • Place of Presentation: 福岡市
  • Invited
• [Presentation] 貴金属ナノ粒子を担持した金属酸化物から発生する金属カルボニル類似活性種を利用したカルボニル化反応
  • Author(s): 濱崎昭行, 中村憲治, 安武裕太郎, 西川裕昭, 石田玉青, 徳永信
  • Organizer: 第39回反応と合成の進歩シンポジウム
  • Place of Presentation: 福岡市