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2010 Fiscal Year Annual Research Report

新規な金属水酸化物を前駆体とした担持触媒の開発

Research Project

Project/Area Number 21360391
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

水野 哲孝  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50181904)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鎌田 慶吾  東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (40451801)
Keywords金属水酸化物錯体 / 合成 / 溶存種 / 制御 / 担持
Research Abstract

本申請研究では、以下の(1)~(3)の戦略に基づいて構造の規定された活性点を有する高機能担持触媒を調製する。(1)金属原料中に塩素、アンモニア、有機物を一切含まない単核ヒドロキソ錯体の調製、(2)単核ヒドロキソ錯体を前駆体とした、pH、濃度、温度等のパラメータ制御による溶存状態の系統的制御、(3)制御された溶存種の担体への固定化。今年度は、(1)~(3)の戦略に基づき調製した担持水酸化ルテニウム触媒が、分子状酸素を酸化剤としたアルコールの酸化反応に対する優れた不均一系触媒となることを見出した。その高活性の要因は、金属水酸化物が有するLewis酸点とBronsted塩基点の協奏的機能であることを明らかにした。具体的には、反応速度論・同位体効果、分光学的検討、量子化学計算により、アルコールがLewis酸点により活性化され、近傍にあるBronsted塩基点(水酸基)との反応が容易になり、反応中間体のアルコキシド形成が容易になることが明らかにした。また、β-脱離により生成したヒドリド種が分子状酸素と容易に反応することも量子化学計算により明らかにした。さらに、担持ルテニウム水酸化物触媒がアルコールを効率よく活性化できることを利用して、アルコールをアルキル化剤としたアミンおよびアンモニア(尿素や炭酸アンモニウムも窒素源として使用可能)のN-アルキル化反応の開発を行った。アンモニアのN-アルキル化反応では、1級アルコールを用いると3級アミンが、2級アルコールを用いると2級アミンが主生成物として選択性よく得られることを見出した。

  • Research Products

    (4 results)

All 2010

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] The "Borrowing Hydrogen Strategy" by Supported Ruthenium Hydroxide Catalysts : Synthetic Scope of Symmetrically and Unsymmetrically Substituted Amines2010

    • Author(s)
      K.Yamaguchi, J.He, T.Oishi, N.Mizuno
    • Journal Title

      Chemistry-A European Journal.

      Volume: 16 Pages: 7199-7207

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Theoretical and Experimental Studies on Reaction Mechanism for Aerobic Alcohol Oxidation by Sunnorted Ruthenium Hydroxide Catalysts2010

    • Author(s)
      F.Nikaidou, H.Ushiyama. K.Yamaguchi, K.Yamashita, N.Mizuno
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry

      Volume: 114 Pages: 10573-10880

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Green Functional Group Transformations by Supported Ruthenium Hydroxide Catalysts2010

    • Author(s)
      K.Yamaguchi, N.Mizuno
    • Journal Title

      Synlett

      Pages: 2365-2382

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Design of Highly Functionalized Polyoxometalate-based Nano-structured Catalysts2010

    • Author(s)
      Noritaka Mizuno
    • Organizer
      Frontiers in Metal Oxide Cluster Science
    • Place of Presentation
      イスラエル・エルサレム
    • Year and Date
      2010-07-14

URL: 

Published: 2012-07-19  

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