2009 Fiscal Year Annual Research Report
環境調和型分子変換システムの構築を目指した固体の特性に基づく機能集積型触媒の開発
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18065016
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
金田 清臣 Osaka University, 太陽エネルギー化学研究センター, 特任教授 (90029554)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
實川 浩一郎 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (50235793)
水垣 共雄 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (50314406)
満留 敬人 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教 (00437360)
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| Keywords | 協奏機能触媒 / ハイドロキシアパタイト / ハイドロタルサイト / モンモリロナイト / デンドリティック分子 / 脱酸素化反応 / 金ナノ粒子 / サブナノ金属クラスター |
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| Research Abstract |
本研究では、「固体表面の特性を利用した新現触媒機能の開拓」を機軸として、21世紀の化学が目指す環境調和型化学変換プロセスの構築を目的とした高機能性触媒の開発を行った。特に、単核金属種からサブナノクラスター、ナノ粒子まで活性金属種の精密構造制御を行うとともに、固体表面の酸点、塩基点および、活性サイトの分離機能に着目し、固体表面上に金属-塩基点、酸点-塩基点等の異なる機能を集積することで、それらを協奏的に作用させる新規不均一系触媒の開発を行った。
平成21年度は、(1)アルコール酸化における超高活性触媒の開発、(2)水を試剤とするシラン酸化、ニトリルの水和反応、芳香族ニトロ基の選択還元反応、(3)サブナノ金属クラスター触媒による選択還元反応、(4)ワンポット反応への展開を行った。主な成果として、層状粘土鉱物ハイドロタルサイト、ハイドロキシアパタイト・モンモリロナイト、デンドリティック分子の諸特性を利用して、価数、固定化位置を高度に制御した特異な金属活性種を創製し、協奏効果に基づく新たな触媒機能を開発した。(1)に関して、新たに金・銅ナノ粒子固定化ハイドロタルサイト触媒を開発した。本触媒は、液相でのアルコール脱水素反応に高活性を示す。特にジオールに対しても高い活性を示す。また、(2)については銀ナノ粒子を固定化したハイドロキシァパタイトが優れた水和活性を示し、水を用いた種々の酸化反応へ適用し、シランからシラノール、またニトリルの水和反応に再使用可能な固体触媒となることを見出している。さらに、Wacker反応に従来の銅を必要としない新規触媒系を開発した。(3)について、デンドリティック分子を用い、これまでに例のないサブナノスケールの金属ナノクラスターの超精密粒子調製法を開発している。(4)ワンポット反応については、Rh固定化ハイドロタルサイト触媒によるワンポット反応を開発した。
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[Remarks] (1) Wacker-Type Oxidation of Internal Olefins Using a PdCl_2/N, N-Dimethylacetamide Catalyst System under Copper-Free Reaction Conditions
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[Remarks] Mitsudome, T.; Mizumoto, K.; Mizugaki, T.; Jitsukawa, K.; Kaneda, K.Angew.Chem.Int.Ed.2010, 49, 1238-1240. (Selected for Cover picture and Very Important Paper (VIP))
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[Remarks] (2) Supported Gold Nanoparticles as a Reusable Catalyst for Synthesis of Lactones from Diols Using Molecular Oxygen as an Oxidant under Mild Conditions
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[Remarks] Mitsudome, T.; Noujima, A.; Mizugaki, T.; Jitsukawa, K.; Kaneda, K.Green Chem.2009,11,793-797. (Selected for insidecover picture)
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[Remarks] Synfacts誌での論文紹介
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[Remarks] (1) Oxidation of Silanes with AuHAP in Water, Synfacts 2009,12,1412.
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[Remarks] (2) Efficient Aerobic Oxidation of Alcohols using a Hydrotalcite-Supported Gold Nanoparticle Catalyst, Synfact 2009,11,1288.
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[Remarks] (3) Supported silver nanoparticle catalyst for selective hydration of nitriles to amides in water, Synfact 2009,10,1167.
