2023 Fiscal Year Annual Research Report
Rapid carbon-heteroatom bond formation based on elucidation of the principle of gold nanoparticle-acid-base cooperation
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21H01719
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
三浦 大樹 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (20633267)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 担持金触媒 / C-O結合変換 / ボリル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでにアリルエステルに含まれる炭素-酸素（C-O）結合のボリル化に対して、酸点を表面に高密度に有する金属酸化物を担体とする担持Au触媒が高い活性を示すことを明らかにしている。今年度はボリル化のホウ素源として用いたジボロンが触媒に吸着した際の電子状態変化を理論計算で検討した。金ナノ粒子表面、金属酸化物表面、あるいはその界面にジボロンを吸着したモデルの計算から、界面に吸着した際にジボロンに含まれるホウ素原子のLUMOが最も大きく低下することがわかった。またB-B結合も大きく伸長することで、反応性が大きく向上することが示唆され、金ナノ粒子と金属酸化物上の酸点が協働することでC-B結合の迅速な形成に寄与することが分かった。一方、上記の反応に対してAu/α-Fe2O3触媒が温和な条件下で優れた触媒活性を示したことから、この触媒系をフロー合成系に展開した。最適反応条件下において、有用な有機ホウ素化合物が1時間当たり約5gの連続合成が可能であったことから、金ナノ粒子-他元素協働触媒系が有用化合物の実用的な合成に有効であることが実証された。一方でより変換が困難とされるアルキルエステルのボリル化に対する触媒系の開発を行ったところ、担持Au触媒に対してエステルの活性化剤としてジシランを添加することでアルキルエステルのボリル化が効率的に進行することを明らかにした。反応機構解析を詳細に検討したところ、担持金触媒と近接する酸塩基点が高度に協働することによって，アルキルエステル中のC-O結合の均等開裂が起こり，反応進行のカギとなる炭素ラジカルが効率的に発生することを明らかにした。本触媒を用いることで種々のアルキルエステルのボリル化が進行し、様々な有機ホウ素化合物が合成できることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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