2010 Fiscal Year Annual Research Report
高度分子変換反応に有効な環境調和型新規不均一系ルテニウム触媒の創成
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21360393
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
和田 健司 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10243049)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
細川 三郎 京都大学, 工学研究科, 助教 (90456806)
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| Keywords | 触媒反応 / グリーンケミストリー / ルテニウム / 不均一系触媒 / カップリング反応 / セリア / アルキンへのカルボン酸付加反応 / 脱水素環化反応 |
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| Research Abstract |
原子効率に優れ、有害廃棄物を排出せず、かつ経済的な有機合成プロセスを可能にする環境対応型触媒の開発は重要である。特に不活性炭素-水素結合活性化を伴う分子変換反応は、最重要課題の一つであるが、これまでは均一系ルテニウム錯体触媒の使用が不可欠と考えられており、有効な固体酸化物触媒は見出されていなかった。そこで本研究では、不活性な炭素-水素結合や炭素-炭素結合の活性化を経る反応をはじめとする、多様な高度分子変換反応に有効な、環境調和型の不均一系ルテニウム触媒を開発する。
本年度の検討の結果、アルキンとアクリル酸誘導体のカップリング反応に対し、Ru/CeO_2およびRu/ZrO_2触媒が優れた活性を示すことを見出した。反応はギ酸ナトリウム共存下で効率的に進行し、内部および末端アルキンから対応する置換ジエン化合物が高収率で得られた。
一方、カルボン酸のアルキンへの付加反応は、化学工業において重要な原料であるエノールエステルの最も原子効率の高い合成法の一つであるが、本反応に対してセリアおよびジルコニア担持ルテニウム触媒が均一系触媒に匹敵する高い活性を有することを見出した。本触媒系には多様なカルボン酸および末端アルキンが適用可能であり、anti-Markovnikov付加したE-異性体が収率よく得られた。担体としてはセリアあるいはジルコニアのみが有効であり、MgO、SiO_2、TiO_2、Al_2O_3等を担体とした場合には反応が全く進行しなかった。なお、本触媒は再焼成によって活性低下を伴うことなく再使用が可能であった。
さらに、酸化セリウム担持Ru触媒が、2-(2-アミノフェニル)エタノールからのインドール合成反応に対して優れた活性を示すことを見出した。本触媒は活性の低下を伴うことなく複数回再生利用可能であり、熱時ろ過試験の結果から本反応は固体触媒表面で進行することが示された。
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