2012 Fiscal Year Annual Research Report
二酸化炭素-ルイス塩基複合体による非縮合型カルボキシル化反応
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24350079
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
榧木 啓人 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (20572704)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | グリーンケミストリー / 二酸化炭素固定 / 分子触媒 / ウレタン / 金属錯体触媒 / 含窒素ヘテロ環カルベン / カルボキシル化 / カルバミン酸 |
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| Research Abstract |
本研究は、二酸化炭素から高付加価値化合物への効率的変換手法を確立する目的で、Lewis塩基性有機分子と二酸化炭素より生成する双性イオン付加体の求核性を足がかりとするウレタン・カーボネート合成法の開発を行っている。本年度は二酸化炭素との反応によってカルバミン酸類を生じない、非プロトン性の三級アミンの変換に有効な触媒探索を行った。その結果、先行研究においてカーボネート合成に用いた含窒素ヘテロ環カルベン(NHC)がN-置換アジリジンの開環カルボキシル化に有効な有機分子触媒として機能することを見いだした。
特に本反応は、ハロゲンやオレフィン、エーテル、エステル、アセタール、ニトロ基などの官能基に対する許容性があり、二酸化炭素圧力5.0MPa、90℃の条件下で効率よく2-オキサゾリドン(環状ウレタン)化合物を合成可能である。また、有機触媒を再沈殿により回収・再使用可能であることを実証し、環境調和型合成法としての特長があることを明らかにした。広範囲なアジリジン基質に対して適用可能であることと、簡便な合成操作により触媒の使用量を抑えられる点は、従来法にはない新しい研究成果である。また、触媒分子の構造一活性相関を考察し、本研究の重要な反応設計戦略である「二酸化炭素の求核的導入を鍵とする反応メカニズム」を裏付ける実験的結果が得られた。本成果は、アミンを用いる二酸化炭素固定化において、カルバミン酸に依らないウレタン合成の有力な手法となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究成果は、環境関連化学分野における重要な学会の一つである第1回JACI/GSCシンポジウムにおいて学会発表を行い、高い評価を受けた結果、GSCポスター賞を受賞した。また、英国化学会が発行する専門雑誌であるGreen Chemistry誌に投稿し、論文掲載された。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は設定した研究課題において有機触媒系の有効性を示す成果が得られたことから、金属触媒系に関しても反応設計の試みを継続して実施する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
昨年度、試薬器具類等の消耗品未購入分を繰り越し、本年度の研究費と合算して使用する計画である。
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