2014 Fiscal Year Annual Research Report
複合型分子状金属酸化物の相乗的機能に基づく触媒開発
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26708009
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 康介 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40595667)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ポリオキソメタレート / 触媒 / ナノ材料 / 超分子化学 / 構造・機能材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、分子状金属酸化物と金属クラスター等からなる複合材料の相乗機能を基盤とした高機能分子触媒を開発することを目的としている。特に、可視光応答性や電子/プロトン貯蔵特性を併せ持つ環境調和型分子触媒の開発を行う。
本年度は、可視光応答型分子触媒の開発を目指し、セリウム四核クラスターを内包した分子状タングステン酸化物触媒を設計した。紫外可視吸収スペクトルおよび量子化学計算より、可視光に応答してセリウムからタングステンへの電荷移動が進行することが示唆された。また、本触媒が可視光照射による分子内電荷移動特性を示し、酸化還元触媒として機能することを見出した。可視光を照射することで、１気圧の酸素を酸化剤として使用した第一級アミン及び第二級アミンの酸化反応に高い活性を示すことを明らかにした。触媒は容易に回収可能であり、活性の顕著な低下なく少なくとも３回の再使用が可能であった。また、本触媒は第三級アミンの酸化的α-シアノ化反応にも高い活性を示した。シアノ基が２つまたは３つ導入された生成物は観測されず、様々なトリアルキルアミンから対応するα-アミノニトリルが位置選択的に得られた。また、欠損型分子状タングステン酸化物の欠損部位にアルコールが配位することにより、多電子貯蔵が可能な可視光応答型の酸化還元触媒作用を示すことを見出した。特に、アルコールとニトロアレーンからN-アルキルイミンをワンポットで合成することにも成功した。
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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
複合型分子状金属酸化物の相乗機能を利用した分子触媒の設計および合成に関してはおおむね計画通りに研究が進展した。さらに、研究計画にない触媒作用の開拓にも成功した。これらの結果は、当初の研究計画以上に大きな展開を期待できるものであり、予想以上の進展があったと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に開発した分子触媒に関してさらなる発展を目指すとともに、当初の計画にあるような高難度反応もターゲットとして触媒開発を進める。反応で得られた知見を触媒設計に随時フィードバックし、クラスターの核数や配列、分子状金属酸化物の構造や構成元素などを再設計することで、酸化還元電位、可視光応答性、貯蔵電子数などを制御し、さらなる高機能触媒の開発につなげる。
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