2018 Fiscal Year Annual Research Report
Self-Assembled Multilayer-Stabilized Metal Nanoparticle Catalyst for Functional Molecular Synthesis: in-situ Metal Nanoparticle and Nanospace Simultaneous Organization
Publicly Offered Research
| Project Area | Precise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions |
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| Project/Area Number |
18H04260
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
有澤 光弘 大阪大学, 薬学研究科, 准教授 (40312962)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 金属ナノ粒子触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
筆者らは金属基板表面を反応場とする、新しい触媒の開発研究を行っている。そして、この一連の研究を通じて、「金基板をピラニア溶液（硫酸と過酸化水素水の混合液）で処理した硫黄修飾金」を「酢酸パラジウムのキシレン溶液」で処理することにより、「自己組織的多層状パラジウムナノ粒子触媒（Self-assembled Au-supported multi-layer Pd(0) nano catalyst, SAPd(0)）」を得る、その場ナノ粒子・ナノ細孔同時調整法（in situ PSSO法）の開発に成功している。SAPd(0)を用いるとリガンドフリー鈴木―宮浦カップリングやリガンドフリーBuchwald-Hartwig反応が進行すること、SAPd(0)は本カップリング反応に10回以上繰り返し利用可能であること、反応溶液中のパラジウム漏洩量は1 桁～2桁ppbレベルと世界最小レベルであることを見いだしている。なお、トンネル型走査顕微鏡（TEM）とX線吸収微細構造（XAFS）分析を用いてSAPd(0)の構造解析実験を行った結果、SAPd(0)は多層状パラジウムナノパーティクル（Pd(0)Np、約5 nm）であることが明らかになっている。
一方、元素戦略上、Pdカップリング反応を他の元素で置き換えることは重要である（Pd：4,551円／ｇ、Fe：50銭／ｇ 2018年12月21日現在）。先ず、SAPd(0)の調整法を参考に、硫黄修飾金を様々な鉄化合物の各種溶液中で加熱し、種々検討したが、硫黄修飾金上にナノ粒子膜は形成されなかった。そこで、様々な還元剤を用いて上記実験について更に検討を加えた結果、ピラジン誘導体を還元剤として用いた場合に、目的のSAFe(0) が形成されることが分かった。
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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
in situナノ空間制御法の理論的制御を達成するため、下に示した4反応条件のin situナノ空間制御法に及ぼす影響を調査した結果、目的としていた鉄（０）ナノ粒子触媒の作製に成功した。
1還元剤の種類・量
2金属源の種類・量
3溶媒の種類。
4反応温度
5反応濃度
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、金属ナノ粒子触媒の理論的創製にアプローチするとともに、金属ナノ粒子触媒の高活性化、予想外な反応特異性・選択性発現、新反応の発見に挑む。
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