2020 Fiscal Year Research-status Report
Noncovalent immobilization of chiral Lewis acid catalysts on pi-electron materials
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20K15272
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
北之園 拓 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (50755981)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | π電子材料 / Lewis酸 / 水中反応 / 不斉反応場 / 不均一系触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず当初の計画通り、触媒設計概念の理論的実証と理解を進めた。設計に基づきピレン構造にスルホン酸基を導入することでスカンジウム錯体を合成し、カーボンナノチューブ上に担持することによって固体触媒を得た。水に難溶な不斉配位子との組み合わせによってType IIIc形式の水中不斉反応を試みたところ、反応条件の最適化を経て、良好な収率、立体選択性を示すことができた。また不斉配位子ごと回収が可能であること、そして回収後に改めて不斉配位子を加えずとも5回以上、高活性を維持したままの再使用が可能であることを確認した。対照実験として、その他様々なπ電子材料や活性炭などを試みたものの、これらでは活性や選択性も著しく低く、また回収再使用性は示さなかったことから、反応場ごと固相担持することで高活性保持を狙う本設計概念の妥当性が概ね証明されたといえる。一方、カーボンナノチューブ製造元の設備更新などによるロット間の物理的性質の差が顕著で、検討を進めていくにあたって支障を来したことから、安定した物性が期待できるスーパーグロース法による製造に切り替えた。しかしながらスーパーグロース法では小径のものが入手できず、触媒設計において謳っている界面張力の利得が期待できなくなってしまったことから、実際、反応活性は大きく低下してしまった。そこで新たに修飾を施すことによって活性の向上を図ったところ、総じて活性が上昇することが確認でき、また置換基の種類によっては立体選択性を損なうことなく2倍程度まで収率が向上することを見出した。現在、不純物の混入や効率性などの観点から修飾技術の確立を目指し、また概念実証と構造や修飾率などの各種パラメーターの最適化を行っているところである。
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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
安定供給の観点からカーボンナノチューブの製法を切り替えて検討が振り出しに戻ってしまったものの、新しく戦略を組み入れることによって、当初の計画では想定されていなかった数多の新たな知見を得ることができた。が得られており、当初の申請書では
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、不純物の混入や効率性などの観点から修飾技術の確立を目指し、また概念実証と構造や修飾率などの各種パラメーターの最適化を行っているところである。効果についての理論説明のために、技術確立後の各種触媒についてXPS, ATR-IR, UV-vis-NIR, TG, STEM-EDSなどによる機器分析を行う。
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