2020 Fiscal Year Research-status Report
Creation of inorganic composite nanocatalysts to realize electrochemical amino acid synthesis
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19K22205
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山内 美穂 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 教授 (10372749)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | アミノ酸 / TiO2 / グリシン / シュウ酸 / 電気化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
再生可能エネルギー由来の電気エネルギーを使ってアミノ酸を合成するための複合無機ナノ触媒の創製と電気化学反応システムの構築を行うことを目的とする。これまでに、ヒドロキシルアミン存在下、アナターゼ型TiO2電極を用いて、アルファ-ケト酸を電気学的に還元することで９種類のアミノ酸を高選択的に（高いファラデー効率で）効率よく合成できることが明らかにしている。本年度は、バイオマスから容易に製造することができるシュウ酸を原料とするアミノ酸（グリシン）合成に挑戦した。
様々な金属板やその酸化物上でのシュウ酸からのグリシン合成を行ったところ、アナターゼTiO2や焼成チタン板がグリシン合成に活性を示すことが明らかになった。これは、シュウ酸から電気化学的にグリシンを合成した初めての結果である。また、チタン版の焼成時間を短くすることでグリシン合成のファラデー効率が増大することがわかった。シュウ酸が２電子還元されるとグリオキシル酸さらに２電子還元されるとグリコール酸が生成する。グリオキシル酸がヒドロキシルアミンと反応するとグリシンの原料となるグリオキシル酸オキシムが生成する。一方で、この反応系では、ヒドロキシルアミンの還元反応によるアンモニア生成も進行する。焼成時間を短くして作製した焼成チタン板上でグリシンが効率よく生成したのは、Ti板上に生成するTiO2の厚みが薄くなるとヒドロキシルアミンの生成が起こる前に効率よくシュウ酸の２電子還元が進むためであると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまでに、アルファケト酸から９種類の電気化学的アミノ酸合成しているとともに、シュウ酸からのグリシン合成も実現した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究によりグリシンの生成効率を増大させるためにはヒドロキシルアミンの還元よりも選択的にシュウ酸を還元してグオキシル酸を生成する触媒の作製が重要であることがわかった。今後、多様な複合酸化物を作製して高選択的アミノ酸合成を達成する。
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