2013 Fiscal Year Annual Research Report
脱合金によるナノポーラス金属材料触媒。分子変換における革新的手法
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23245020
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山本 嘉則 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 名誉教授 (60029519)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金 鉄男 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (80431493)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノ材料触媒 / 触媒プロセス / 有機化学 |
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| Research Abstract |
本研究では、ナノポーラス金属（ナノ多孔質金属）触媒という革新的な新触媒の創成を目指し、脱合金製作技術を確立し、分子変換反応における革新的な手法を開発することを目的としている。以下に２５年度の研究成果をまとめている。
１．ナノポーラス金触媒を用いたアミンとメタノールの酸化によるホルムアミドの合成：ナノポーラス金触媒の存在下、様々一級及び２級アミン酸素雰囲気中穏和な条件で速やかに反応し、様々な官能基を有するホルムアミドを効率的かつ化学選択的に与えることを見出した。興味深いところは、ナノポーラス金触媒に残留した微量の銀イオンが本触媒反応において不可欠であることを明らかにした。
２．ナノポーラス金触媒を用いたアルキンの選択的ヒドロシリル化反応：ナノポーラス金触媒を用いた末端アルキンのヒドロシリル化反応において、AuAl合金から作製したナノポーラス金触媒が、AuAg合金を用いて作製したナノポーラス金触媒に比べて顕著な触媒活性を示すことを明らかにした。異なる金属組成を有するAuAgAl合金からナノポーラス金触媒を作製し反応を検討した結果、本反応において微量の銀原子の存在が反応の活性を障害していることがわかった。
３．ナノポーラス金触媒のB-B結合切断触媒機能およびアルキンへの選択的付加反応：ナノポーラス金触媒の存在下、ピナコールジボランのB-B結合が切断さて、アルキンへの選択的付加反応が効率的進行することを見出した。様々シス選択的ジホウ素化アルケンが、塩基や配位子など添加剤を加えずに高収率で得られた。
４．ナノポーラスAuPd合金触媒の協奏効果による環状共役エノンの選択的1,4-ヒドロシリル化：環状共役エノンのヒドロシリル化反応において、ナノポーラスAuPd合金触媒が優れた異種金属の協奏効果を示し、シリルエノールエーテルを高効率かつ高化学選択性で与えることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
２５年度では、当初のナノポーラス単一金属触媒反応の開発研究計画通り研究が進んだほか、ナノポーラスAuPd合金触媒を用いると、異種金属触媒の協奏効果により予想以上の選択性が得られることを明らかにした。この結果は、今後のナノポーラス金属触媒機能開発に新たな方向性を与えると思う。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、２５年度得られた知見を基に、例えば、ナノポーラス金触媒のB―B結合切断機能および異種金属触媒の協奏効果による高選択性などをさらに拡大することで、有用な有機試薬の合成だけではなく、さらに水素ガスの触媒反応による貯蓄、二酸化炭素固定触媒反応などを開発し、エネルギーおよび環境問題の解決に取り込みたい。
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