2021 Fiscal Year Annual Research Report
Continuous synthesis of chiral molecules by cooperative systems using heterogeneous metal nanoparticles and organocatalysts
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20K15274
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
安川 知宏 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (40755980)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 不均一系触媒 / 金属ナノ粒子 / フロー反応 / 窒素ドープカーボン / 不斉触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
担持金属ナノ粒子触媒は、高活性かつ高頑健性を併せ持つ不均一系触媒として期待されるが、精密有機合成、特に不斉触媒反応への応用例は、非常に限られていた。金属ナノ粒子を用いた不斉触媒反応の主な課題は，活性金属種の電子的性質の柔軟な調整と、金属漏出の抑制が難しいことが挙げられる。この課題に対し、金属に配位能を有する担体を用いれば、担体からの相互作用によって金属ナノ粒子の活性化と安定化が同時に期待できると考えた。
本研究では、研究代表者が最近開発した高分子カルセランド法に基づく窒素ドープカーボン担持金属ナノ粒子触媒調製法を用いて、金属ナノ粒子触媒による新規不斉反応への展開を目指した。窒素ドープカーボン担持Rhナノ粒子触媒(NCI-Rh)を開発し、キラルリン酸を共触媒としたカルベノイドのN-H結合への不斉挿入へ適用した。様々な種類のキラルなα-アミノ酸誘導体を高いエナンチオ選択性・高収率で合成することに成功した。連続フロー反応にも適用可能であり、90時間以上にわたって目的物が効率的に得られた。
窒素ドープカーボン担持金属ナノ粒子触媒のC－C結合生成反応への更なる展開を目指した。酸化反応、アルデヒド類のオレフィン化反応、強酸処理した触媒によるFridel-Crafts反応、電気化学的Barbier反応の開発に成功した。
以上のように、当初の計画通り窒素ドープカーボンを、配位修飾能を持つ担体として活用し、不斉結合生成反応を始めとする種々の反応開発に成功した。
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