| Project/Area Number |
21K18962
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 33:Organic chemistry and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
TSURUGI HAYATO 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (60432514)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 光触媒 / カルボン酸 / 脱炭酸 / 金属クラスター / セリウム / MOF / クラスター錯体 |
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| Outline of Research at the Start |
物質変換における難易度が高く基礎原料として用いられることが少ない低級アルカンを、燃焼によるエネルギー源としてのみならず物質供給面から支える基幹原料へ変換する触媒として、ガス状の低級アルカンを高濃度で保持することが可能な金属有機構造体（MOF）に水素引き抜き反応を進行させる触媒機能を付与し、特殊な空間内での低級アルカンの変換手法を新たに開発する。さらに、そのエネルギー源として可視光エネルギーを利用すべく、光触媒能を有するMOF合成を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
Since metal clusters are the key building blocks of MOFs, elucidating the photocatalytic properties of metal clusters and developing new molecular transformation reactions are crucial research targets to demonstrate the potential of MOFs as photocatalysts. We focused on cerium and iron clusters surrounded by carboxylate ligands and explored their reactivity towards formation of carboxyl radicals as well as decarboxylative functionalization reactions via photo-reduction under blue LED light irradiation. We achieved formation of carbon-carbon and heteroelement bonds via reactions with oxygen molecules, azo compounds, and electron-deficient alkenes. Notably, we discovered that carboxylic acids with easily oxidizable functional groups are also applicable for the iron cluster catalysts.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
光エネルギーを反応駆動力とする有機合成反応は、従来の熱エネルギーを用いる反応よりも省エネルギーであり、反応の選択性が異なる可能性を秘めていることから、その反応を促進する光触媒の開発が盛んである。今回、複数の金属からなる金属クラスターが優れた光触媒として作用し、カルボン酸の脱炭酸－官能基化反応の触媒として作用することを明らかにした。特に鉄クラスターを用いると、天然から入手可能な様々なカルボン酸を光触媒反応に用いることが可能となり、使用できる基質の大幅な拡大につながる研究成果を得た。
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