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固体表面でのPd錯体と塩基の協同作用による位置選択的な芳香環上のC-H結合活性化

研究課題

研究課題/領域番号 14J12038
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 触媒・資源化学プロセス
研究機関東京工業大学

研究代表者

野田 寛人  東京工業大学, 総合理工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード協同触媒作用 / 不均一系触媒 / 金属錯体 / 有機塩基 / プローブ分子
研究実績の概要

昨年度までの研究では、同一シリカ表面に金属錯体と有機塩基を固定した触媒を調製し、アリールホウ酸の 1,4-付加反応を行った。結果、固体上の 2 つの触媒活性点が同時にアリールホウ酸を活性化する “Double-Activation Catalysis” によって反応を促進させることを明らかにした。
この反応では、2つの触媒活性点が反応に関与することから、2 つの活性点間の距離が触媒活性に大きく影響を及ぼすと考えられる。そこで、平成27年度の研究では、プローブ分子を用いて活性点間距離の測定を行った。
触媒前駆体である、シリカ上にジアミン配位子と 3 級アミンを固定した化合物へ、p-formylphenylboronic acid (プローブ分子) を吸着させた。もし、2 つの固定化官能基間の距離がプローブ分子のサイズと近ければ、2 つの官能基と同時に相互作用するプローブ分子が形成すると考えられる。
プローブ分子と表面官能基との相互作用を、FT-IR 及び固体 13C、11B MAS NMR 測定を用い確認した。その結果、高活性な触媒上の錯体と有機塩基は、低活性な触媒と比べ、近傍に位置することが明らかになった。すなわち、協同触媒作用における活性は、固体上の活性点間距離に依存することが明らかになった。同時に、この結果は、担持量を変化させることで、固体表面上の固定化官能基間距離を制御することが可能であることを示している。これは、固定化官能基間距離の制御によって反応選択性を発現させるという本研究のコンセプトにおいて極めて重要な知見である。
以上の結果は、現在までに原著論文としてChem. Eur. J .誌に受理・掲載された。加えて、第116回触媒討論会、及び日本化学会 第96春季年会にて得られた成果を発表した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Direct Estimation of the Surface Location of Immobilized Functional Groups for Concerted Catalysis Using a Probe Molecule2016

    • 著者名/発表者名
      H. Noda, K. Motokura, Y. Wakabayashi, K. Sasaki, H. Tajiri, A. Miyaji, S. Yamaguchi, and T. Baba
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 22 号: 15 ページ: 5113-5117

    • DOI

      10.1002/chem.201600263

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Co-immobilization of a palladium-bisphosphine complex and strong organic base on a silica surface for heterogeneous synergistic catalysis2016

    • 著者名/発表者名
      K. Motokura, K. Saitoh, H. Noda, Y. Uemura, W.-J. Chun, A. Miyaji, S. Yamaguchi, T. Baba
    • 雑誌名

      ChemCatChem

      巻: 8 号: 2 ページ: 331-335

    • DOI

      10.1002/cctc.201501178

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Pd-Bisphosphine Complex and Organic Functionalities Immobilized on the Same SiO2 Surface: Detailed Characterization and Its Use as an Efficient Catalyst for Allylation2016

    • 著者名/発表者名
      K. Motokura, K. Saitoh, H. Noda, W.-J. Chun, A. Miyaji, S. Yamaguchi, T. Baba
    • 雑誌名

      Catalysis Science & Technology

      巻: 印刷中 号: 14 ページ: 5380-5388

    • DOI

      10.1039/c6cy00593d

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Heterogeneous double-activation catalysis: Rh complex and tertiary amine on the same solid surface for the 1,4-addition reaction of aryl- and alkylboronic acids2015

    • 著者名/発表者名
      H. Noda, K. Motokura, W.-J. Chun, A. Miyaji, S. Yamaguchi, T. Baba
    • 雑誌名

      Catalysis Science and Technology

      巻: 5 号: 5 ページ: 2714-2727

    • DOI

      10.1039/c5cy00133a

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surface Functionalization for Synergistic Catalysis: Silica-Alumina-Supported Cationic Indium and Organic Base for Cyanoethoxycarbonylation2014

    • 著者名/発表者名
      K. Motokura, Y. Ito, H. Noda, A. Miyaji, S. Yamaguchi, T. Baba
    • 雑誌名

      ChemPlusChem

      巻: 79 号: 7 ページ: 1053-1058

    • DOI

      10.1002/cplu.201402004

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 協同触媒作用を発現する固定化有機分子間距離のプローブ分子を用いた測定2016

    • 著者名/発表者名
      野田 寛人・本倉 健・宮地 輝光・山口 渉・馬場 俊秀
    • 学会等名
      日本化学会 第96春季年会
    • 発表場所
      同支社大学(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] アリールホウ酸のシクロヘキセノンへの 1,4-付加反応におけるシリカ表面でのRh錯体と3級アミンの協同触媒作用2015

    • 著者名/発表者名
      野田 寛人・本倉 健・田 旺帝・宮地 輝光・山口 渉・馬場 俊秀
    • 学会等名
      第116回触媒討論会
    • 発表場所
      三重大学(三重県津市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 同一表面に固定化したRh錯体と3級アミンによるアリール及びアルキル ホウ酸のシクロヘキセノンへの 1,4-付加反応2015

    • 著者名/発表者名
      野田 寛人・本倉 健・田 旺帝・宮地 輝光・山口 渉・馬場 俊秀
    • 学会等名
      日本化学会 第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学(千葉県船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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