2019 Fiscal Year Research-status Report
分解反応を利用した官能基間距離が精密に制御された固体表面反応場の構築
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19K22074
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
神谷 裕一 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (10374638)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大友 亮一 北海道大学, 地球環境科学研究院, 助教 (10776462)
梅澤 大樹 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (20503618)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 協奏触媒作用 / 隣接した酸点と塩基点 / アルドール縮合 / アミドの加水分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
4-pentenoic acidと3-amino-1-propeneを脱水縮合してアミドを合成し、さらにトリエトキシシランで両末端の二重結合をヒドロシリル化して前駆体分子を合成した。前駆体分子の構造は1H-および13C-NMR、IR、CHN元素分析で確認した。この前駆体分子をトルエン溶媒中、還流条件でSiO2表面に固定した。最後に、SiO2に固定した前駆体分子のアミド結合を6 M HCl中で加水分解した。得られらた触媒の1H-および13C-MAS NMR、IR、CHN元素分析および酸量-塩基量測定から、計画したカルボキシ基（酸点）とアミノ基（塩基点）が隣接した酸-塩基ペアサイトがSiO2上に形成されたと結論した。
この触媒の触媒特性を塩基触媒反応であるacetoneと4-nitrobenzaldehydeとのアルドール縮合で調べ、既存の方法で調製したアミノ基（塩基点）のみを持つ触媒やカルボキシ基とアミノ基がランダムに分布して存在する触媒と比較した。酸-塩基ペアサイト触媒は、アミノ基のみを持つ触媒やカルボキシ基とアミノ基がランダムに分布して存在する触媒よりも高い触媒活性を示した。また、酸-塩基ペアサイト触媒は少なくとも3回の繰り返し使用に対して高い触媒を維持した。この酸-塩基ペアサイト触媒は、対応するアミンを均一系触媒として用いた場合よりも高い触媒活性を示し、隣接した酸点と塩基点が協奏的に作用することで、高い触媒活性を示したと結論した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前駆体分子と触媒の合成が予定通り行われ、隣接した酸点と塩基点が協奏的な触媒作用を示すことを明らかにでき、本研究は当初の予定通り順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
acetoneと4-nitrobenzaldehyde以外の基質を用いたアルドール縮合に対するカルボキシ基（酸点）とアミノ基（塩基点）が隣接した酸-塩基ペアサイト触媒の触媒特性を系統的に調べ、隣接した酸-塩基ペアサイトの協奏触媒作用の理解を深める。また、アルドール縮合以外の塩基触媒反応および酸触媒反応に対する隣接した酸-塩基ペアサイト触媒の触媒特性を調べ、この触媒の反応適応性を明らかにする。
2つのアミド基を持つ前駆体物質をSiO2に固定し、加水分解することで、メチレン基1つの空間分解能でカルボキシ基とアミノ基の間の距離を制御した酸-塩基ペアサイト触媒を合成し、触媒特性を調べ、酸点と塩基点の間の距離が触媒特性に与える影響を検討する。
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