2013 Fiscal Year Research-status Report
ポリマーゲル機能の制御を鍵とした酸化反応システムの開発
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25460027
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
濱本 博三 名城大学, 農学部, 准教授 (40365896)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 酸化反応 / 触媒 / 高分子 / イオン液体 / 有機ニトロキシラジカル / イオン性ポリマー |
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| Research Abstract |
医薬品合成研究において酸化反応は最も重要な反応の一つである。最近の研究においては、優れた酸化反応を開発することと同時に、その酸化反応を有効に活用するための手段の開発も重要課題となりつつある。本研究の主目的は、機能性ポリマーゲルの合成とその特性を活かした酸化反応システムの開発研究の実施である。研究初年度にあたる平成２５年度の主要な研究内容は、ポリマーゲル機能の制御を鍵とした酸化反応法を確立するための基盤研究として（１）酸化触媒種の導入に適したポリマーゲルの設計と（２）機能性ポリマーゲル中における触媒活性の評価･解析の実施であり、以下にその成果概要を示す。
（１）有機分子型酸化触媒は、金属触媒や酵素触媒と比べると触媒分子の多様な構造チューニングによる物性制御が可能であり、ポリマーゲル機能を活かした反応を行う上では重要度の高い触媒種である。有機分子型酸化触媒であるTEMPO（2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl）を効率良く吸収できるポリマーゲルの設計を試みたところ、ポリマー主鎖としてはアクリルアミド系が適しており、ポリマー側鎖中に4級アンモニウム塩部位（イオン性環境）をもつ必要があることがわかった。さらに、高分子鎖中に架橋構造を組み込むと、水中で有機物を吸収して安定性なポリマーゲルを形成できることも明らかにした。また、ポリマーゲルに導入しうる新たな触媒種として、フルオラス分子で修飾型試薬の調製と物性評価も行った。
（２）TEMPO導入型ポリマーゲルについて、アルコールの酸化反応における触媒活性の評価を行った。その結果、ヨードベンゼンジアセテートや次亜塩素酸ナトリウムを共酸化剤として用いた場合に市販のTEMPOよりも高い活性を示すことを見出した。さらに、反応終了後、TEMPO担持型ポリマーゲルは容易に回収することができ、再利用も可能であった。
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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
平成25年度の研究では、「ポリマーゲル機能の制御を鍵とした酸化反応の開発」を遂行する上で基盤となるポリマーゲルの最適な構造・組成を導出することができた。当初想定していた通り、イオン環境を持つポリマーゲル内では有機分子触媒型の酸化触媒は安定であり、有機溶媒中で用いる場合よりも高い触媒活性を示すことが確認できた。また、高分子主鎖として採用しているアクリルアミド系高分子は耐久性に優れており、酸化反応後における劣化はほとんど見受けられていない。以上より、次年度以降にポリマーゲル機能の制御に基づいた多様な酸化反応研究を展開していくために必要な研究成果が得られており、平成25年度の達成目標が満たされていると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの研究はおおむね問題なく進展していることから、当初の研究計画に基づき（１）多様な触媒種を導入したポリマーゲルの調製と酸化反応への適用、（２）多機能性ポリマーゲルの設計、（３）ポリマーゲル特性を活かした反応系の開発を行う予定である。（１）では、有機分触媒である超原子価ヨウ素試薬、各種金属酸化物塩を選択し、その効率的導入法の検討と触媒活性の評価を中心に研究を進める。（２）では、高分子鎖中に温度応答性部位、両性イオン部位、フルオラス修飾部位を導入し、その高分子構造と物性の解析を行うと共に、高分子ゲル機能の制御法を導出する。（３）では、高分子ゲル機能を活かした触媒分子挙動の制御に基づいた酸化反応系の設計を行い、その有用性評価を行う。
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