| Project/Area Number |
23K13602
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 27030:Catalyst and resource chemical process-related
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
Hasegawa Shingo 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助教 (40964804)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | C-H結合活性化 / 金属クラスター / 金属ナノ粒子 / バイメタル触媒 / 表面有機官能基 / 協奏的触媒作用 / 固定化触媒 / 酸化的カップリング / CH結合活性化 / 固体触媒 |
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| Outline of Research at the Start |
粒径約2 nm以下まで微細化された金属クラスターは離散的な電子構造に由来してサイズ特異的に高い反応性を示すことが知られており、その触媒応用が精力的に研究されている。担持金属クラスター触媒の担体表面に有機官能基を導入して反応活性点を集積させることは触媒の高性能化に有効であると考えられるが、そうした触媒設計はこれまで検討されてこなかった。本研究では、金属クラスターと有機官能基を担体表面上に隣接して固定化する手法を開発し、それらの協奏的な触媒作用によって高難度なC-H結合変換を達成することで、高性能金属クラスター触媒の設計指針を実証することを目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
Arene C-H bond activation reactions are known as highly efficient bond formation reactions. In this project, our efforts were devoted for the exploration of the concerted catalysis of metal clusters and surface organic functional groups for C-H bond transformation. During the course of our research, we found the unique catalysis of metal clusters and immobilized organic functional groups, as described followingly. We revealed (1) that RhRu oxide clusters were widely applicable to the cross dehydrogenative coupling of arenes and carboxylic acids, (2) that Pd nanoparticles decorated by oxidized Ru clusters showed remarkably high catalytic activity for the oxidative homocoupling of arenes, and (3) that cyclic carbonate and cyclic urea immobilized on silica surface exhibited the high catalytic activity for the hydrosilylation of carbonyl compounds.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
アレーンのC-H結合活性化反応は高難度であるが非常に有益な結合形成反応である。したがって、新規な組成・構造の触媒の開発は重要な研究課題である。本研究では新たに炭素担持RhRu酸化物クラスター触媒およびAl2O3担持PdRuナノ粒子触媒を開発し、それらがC-H結合を活性化する反応機構を詳細に解明した。また、シリカ表面に固定された環状カーボネート・環状ウレアが表面シラノールと協奏的にヒドロシランとカルボニル化合物を活性化し、高効率なヒドロシリル化を実現する機構を明らかにした。これらの知見はさらに高機能なC-H活性化触媒の創製に向けて足がかりとなるものと考えられ、大きな学術的意義がある。
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