Rapid carbon-heteroatom bond formation based on elucidation of the principle of gold nanoparticle-acid-base cooperation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01719
• 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: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: Miura Hiroki 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (20633267)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 担持金触媒 / 炭素－ヘテロ原子結合形成

Outline of Final Research Achievements

Metal oxide-supported Au catalysts showed high activity for the C-O bond borylation of allyl esters. Detailed mechanistic study revealed that Au nanoparticles and the acid-base sites at their surroundings activated ally esters and boryl esters, respectively, thus enabling the reaction to proceed efficiently. On the other hand, SiO2-supported Au catalysts promoted the silylation of aromatic C-H bonds efficiently due to the generation of silyl cations from hydrosilanes by the cooperation of the weak basicity of the SiO2 surface and the soft Lewis acidity of Au nanoparticles. These investigations provided us a guideline for designing the catalysts that maximize the cooperative catalysis of supported Au nanoparticles and other catalytic components.

Free Research Field

触媒化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、環境負荷の少ないグリーンな有機合成を実現するために化学的安定性が高く、再利用が可能、有害な金属の生成物への混入が少ないなどの利点を有する固体触媒の高機能化指針に資するものである。特に本研究では担持金触媒による効率的な炭素-ケイ素、炭素-ホウ素結合形成反応の開発に成功しており、これらは重要な合成中間体である有機ケイ素化合物、有機ホウ素化合物の実用的な合成に資するものである。これにより医薬・農薬などの機能性有機分子の研究開発の加速が期待される。