2021 Fiscal Year Annual Research Report
水素社会の基盤構築に貢献する触媒的化学反応群の開発
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19H02715
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤田 健一 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (80293843)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榊 茂好 京都大学, 実験と理論計算科学のインタープレイによる触媒・電池の元素戦略研究拠点ユニット, 研究員 (20094013)
原 賢二 東京工科大学, 工学部, 教授 (10333593)
新林 卓也 京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (90824938)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 水素 / イリジウム / ルテニウム / グリセロール / 糖類 / 脱水素化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水素社会構築の観点から、水素は理想的なエネルギー源として注目されており、持続可能な水素製造法の開発が求められている。このとき、再生可能かつ持続的に大量供給可能な原料を用い、省エネルギー条件下での水素製造を実現する必要がある。本研究では、水素製造の原料としてアルコール性有機化合物に注目し、これらの脱水素化によって実用化に耐えるレベルの水素製造法を開発することを目指している。また、水素社会構築に必要な基盤技術として、水素貯蔵法の開発も重要である。本研究では、有機ハイドライドを活用する水素貯蔵に注目し、既存の社会インフラを最大限有効活用することにつながる水素貯蔵法の開発にも挑戦する。なお、本研究課題は、専門分野を異にする4人の研究者の参画の下に遂行している。
本年度はまず、入手が容易な有機資源であるグリセロールを原料とし、水素を発生すると同時に、有用有機化合物である2-メチルキノキサリン誘導体を与える新規触媒系の開発について検討した。その結果、含窒素複素環カルベン配位子を有するイリジウム錯体を触媒として用いることで、1,2-フェニレンジアミン類とグリセロールとの反応により、1当量の水素の発生を伴い、各種の2-メチルキノキサリン誘導体を中程度から高収率で得ることができた。本触媒系は、水素と有用有機化合物の同時製造法としての発展が見込まれる。
さらに、１）各種単糖類を原料とする高効率的水素製造触媒系の構築、２）イリジウムよりも安価なルテニウムを中心金属とする新規脱水素化錯体触媒の開発等にも取り組み、それぞれ成果を得た。ルテニウム錯体触媒の設計と合成に関しては、計算化学的考察を詳細に行い、錯体触媒による脱水素化の経路に関する重要な知見を得ることができた。
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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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[Book] 水中有機合成の開発動向2022
Author(s)
古川翔一、藤田健一（監修：小林修、北之園拓）
Total Pages
319（30-41）
Publisher
シーエムシー出版
ISBN
978-4-7813-1663-5
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