2015 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 | ナノポーラス金属触媒 / 触媒プロセス / 有機化学反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
27年度では、原子効率化および結合活性化に着目し、C-H結合活性化によるC-C結合構築および水素還元剤を用いた様々な不飽和結合の選択的還元反応においてのナノポーラス金触媒機能の開発に成功した。
１．ナノポーラス金触媒を用いた脱水素化クロスカップリング反応
最近ハロゲンや金属などで修飾されてない基質をクロスカップリングに用いる研究が盛んである。この反応はハロゲン等の脱離基へと変換する工程が必要無く、副生物も少ない傾向があるため次世代型有機合成プロセスに必須の反応形式と捉えられている。我々は、ターシャリーアミンの窒素原子のα－C-H結合がナノポーラス金触媒と酸素やTBHP酸化剤により活性化され様々な求核剤とクロスカップリング反応が効率的に進行することを見出した。バルク状のナノポーラス金触媒は反応溶液から簡単に回収でき、さらに１０回まで再利用しでも触媒活性とナノ構造に変化が見られず、優れた不均一触媒機能を示すことを明らかにした。
２．ナノポーラス金触媒を用いた化学選択的不飽和結合の還元
水素還元剤を用いた不飽和結合の選択的還元反応は有機合成化学の一つの有用な合成法である。本年度で我々は、様々なアルキン、アルケン、イミン、アルデヒドなどの不飽和結合の水素還元反応においてナノポーラス金触媒が優れた化学選択性を示すことを見出した。例えば、内部アルキンと末端アルキン混合物での末端アルキンの選択的に還元、アルデヒドとイミン混合物でのアルデヒドの選択的還元、アルキンとアルケン混合物でのアルキンの選択的還元、などを見出した。特に、ナノポーラス金触媒の残余の銀原子が還元反応と酸化反応において異なる効果を示すことを明らかにした。例えば、ナノポーラス金（Au99Ag1NPore）触媒は様々な還元反応に有効であるに対して、ナノポーラス金（Au90Ag10NPore）触媒は酸素を用いた酸化反応において高い触媒活性を示す傾向があることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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