Development of Novel Cross-Coupling Reactions Based on the Activation of C-O Bonds on Solid Surface

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01712
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27030:Catalyst and resource chemical process-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Jin Xiongjie 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (00761412)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: C-O結合 / 加水素分解 / 担持金属触媒 / 持続可能合成化学

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to develop heterogeneously catalyzed molecular transformation via C-O bond cleavage. It was found that Pt/Al(PO3)3 can catalyze hydrogenolysis of alcohols or ethers under exceptionally mild conditions, and the catalyst system can be applied to a wide range of substrates. We analyzed the reaction mechanism and revealed that the hydrogen cleaved on the catalyst surface generates a surface Bronsted acid sites, which is the key to activation of the C-O bonds in alcohols or ethers. We have also discovered that Pt/WO3-ZrO2 can efficiently promote the hydrolysis of esters to hydrocarbons under mild conditions. By using Pt/WO3-ZrO2, hydrocarbon fuels can be synthesized from fatty acid triglycerides. The above catalysts can also be recovered and reused.

Free Research Field

触媒化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

バイオマスの基本骨格にはフェノール、アルコール或いはエーテル類が多く含まれており、これらを合成原料とする持続可能な「合成化学」を実現するには、C-O結合の切断を伴う分子変換反応が鍵となる。本研究では、これまでに触媒担体としてほとんど注目されなかったメタリン酸塩に着目し、これによるC-O結合の表面活性化法を利用することで、従来系を凌駕する活性・選択性を実現した。よって、本研究で見つけたC-O結合の表面活性化法は、C-O結合切断の新しい戦略を提示することから、学術的意義が大きい。また、本研究は再生可能資源を原料とする物質合成に新たな手法を提供するものであり、その社会的意義も大きいと考えられる。