高活性不溶性触媒開発の普遍的方法論の探求

• 研究課題/領域番号: 15K05510
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 合成化学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 山田 陽一 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 副チームリーダー (50317723)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 高分子金属触媒 / 高分子触媒 / 高活性 / 再利用性 / クロスカップリング / 鈴木-宮浦反応 / パラジウム触媒 / パラジウム / 高分子ピリミジン / 水素化 / 溶媒選択性 / 固定化触媒 / 不溶性触媒 / C-Hアリール化 / 再利用 / C-H結合活性化反応

研究成果の概要

新しい高活性な不溶性超分子型の高分子-パラジウム触媒の開発を行うために、親水性の高い～親油性の高い鎖状ポリピリミジンの調製を検討した。主鎖高分子にペンチル基、メチル基、プロトンが導入された高分子ピリミジンを調製した。この高分子と塩化パラジウム酸アンモニウムとの分子もつれを検討した結果、水にも有機溶媒にも不溶の超分子高分子ピリミジン―パラジウム触媒の創製に成功した。
この触媒は、反応性の低い様々な塩化アリールを基質したフェニルボロン酸との鈴木―宮浦反応に有効で、水中、触媒量 400 mol ppm Pd で効率的に反応を進行させ、対応するカップリング生成物を高い収率で与えた。

研究成果

• [国際共同研究] アリストテレス大学(ギリシャ)
• [国際共同研究] Hanyang University/Seoul National University(韓国)
• [国際共同研究] Taiwan Normal University(台湾)
• [国際共同研究] Aristotle University of Thessaliniki(ギリシャ)
• [国際共同研究] Colby University(米国)
• [国際共同研究] McGill University(カナダ)
• [国際共同研究] Hanyang University/Seoul National University(韓国)
• [国際共同研究] Aristotle University of Thessaloniki(ギリシャ)
• [国際共同研究] Taiwan Normal University(台湾)
• [雑誌論文] Poly(meta-phenylene oxides) for the design of a tunable, efficient, and reusable catalytic platform (2018)
  • 著者名/発表者名: Reuben H Hudson, Haoran Zhang, Amy LoTemplio, Georganna Benedetto, Go Hamasaka, Yoichi M. A. Yamada, Jeffrey Louis Katz, Yasuhiro Uozumi
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 54 号: 23 ページ: 2878-2881
  • DOI: 10.1039/c8cc00774h
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Photocatalytic Aerobic Oxidation of Alkenes into Epoxides or Chlorohydrins Promoted by a Polymer-Supported Decatungstate Catalyst (2017)
  • 著者名/発表者名: Symeonidis Theodoros S.、Athanasoulis Alexandros、Ishii Rikako、Uozumi Yasuhiro、Yamada Yoichi M. A.、Lykakis Ioannis N.
  • 雑誌名: ChemPhotoChem 巻: 1 号: 10 ページ: 479-484
  • DOI: 10.1002/cptc.201700079
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis and Catalytic Applications of a Triptycene-Based Monophosphine Ligand for Palladium-Mediated Organic Transformations (2017)
  • 著者名/発表者名: Franco King-Chi Leung, Fumitaka Ishiwari, Yoshiaki Shoji, Tsuyoshi Nishikawa, Ryohei Takeda, Yuuya Nagata, Michinori Suginome, Yasuhiro Uozumi, Yoichi M. A. Yamada, and Takanori Fukushima
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 2 号: 5 ページ: 1930-1937
  • DOI: 10.1021/acsomega.7b00200
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of Batch and Flow Immobilized Catalytic Systems with High Catalytic Activity and Reusability (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoichi M. A. Yamada
  • 雑誌名: ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＆ ＰＨＡＲＭＡＣＥＵＴＩＣＡＬ ＢＵＬＬＥＴＩＮ 巻: 65 号: 9 ページ: 805-821
  • DOI: 10.1248/cpb.c17-00349
  • NAID: 130006038331
  • ISSN: 0009-2363, 1347-5223
  • 査読あり
• [雑誌論文] Huisgen Cycloaddition with Acetylene Gas by Using an Amphiphilic Self-Assembled Polymeric Copper Catalyst (2017)
  • 著者名/発表者名: Uozumi Yasuhiro、M. A. Yamada Yoichi、Yoshida Hiroshi、Ohno Aya、Sato Takuma、Mase Toshiaki
  • 雑誌名: HETEROCYCLES 巻: 95 号: 2 ページ: 715-715
  • DOI: 10.3987/com-16-s(s)57
  • 査読あり
• [雑誌論文] Palladium-Catalyzed Asymmetric Suzuki-Miyaura Cross Coupling with Homochiral Phosphine Ligands Having Tetrahydro-1H-imidazo[1,5-a]indole Backbone (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Uozumi, Y. Matsuura, T. Suzuka, T. Arakawa, and Y. M. A. Yamada
  • 雑誌名: Synthesis 巻: 49 号: 01 ページ: 59-68
  • DOI: 10.1055/s-0036-1589407
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In-Water and Neat Batch and Continuous-Flow Direct Esterification and Transesterification by a Porous Polymeric Acid Catalyst (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Baek, M. Minakawa, Y. M. A. Yamada, J. Han and Y. Uozumi
  • 雑誌名: Sci. Rep 巻: 6 号: 1 ページ: 25625-25625
  • DOI: 10.1038/srep25925
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 不均一系ポリマー担持触媒のフロー反応システムへの展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Osako, Y. M. A. Yamada and Y. Uozumi
  • 雑誌名: 有機合成化学協会誌 巻: 74 号: 6 ページ: 621-630
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.74.621
  • NAID: 130005164588
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Supramolecular Scaffold for Tailoring the Two-Dimensional Assembly of Functional Molecular Units into Organic Thin Films (2016)
  • 著者名/発表者名: F. K.-C. Leung, F. Ishiwari, T. Kajitani, Y. Shoji, T. Hikima, M. Takata, A. Saeki, S. Seki, Y. M. A. Yamada, T. Fukushima
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 138 号: 36 ページ: 11727-11733
  • DOI: 10.1021/jacs.6b05513
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Production of Valuable Esters from Oleic Acid with a Porous Polymeric Acid Catalyst without Water Removal (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. -H. Kim, J. Han, B. Y. Jung, H. Baek, Y. M. A. Yamada, Y. Uozumi, and Y. -S. Lee*
  • 雑誌名: Synlett 巻: 27 号: 01 ページ: 29-32
  • DOI: 10.1055/s-0035-1560584
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Convoluted Polymeric Imidazole Palladium Catalyst: Structural Elucidation and Investigation of Driving Force for Efficient Mizoroki-Heck Reaction (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, A. Ohno, S. M. Sarkar, Y. Uozumi,* and Y. M. A. Yamada*
  • 雑誌名: ChemCatChem 巻: 7 号: 14 ページ: 2141-2148
  • DOI: 10.1002/cctc.201500249
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Click Chemistry within Click Time by Polymeric Copper Membrane-Installed Microflow Catalytic Reactor (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. M. A. Yamada,* A. Ohno, T. Sato, and Y. Uozumi*
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 21 号: 48 ページ: 17269-17273
  • DOI: 10.1002/chem.201503178
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 自己組織化高分子イミダゾール銅触媒によるアセチレンガスを使用したヒュスゲン環化付加 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大野綾、吉田兆志、佐藤太久真、間瀬俊明、魚住泰広、山田陽一
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] Production of Bio Hydrofined Diesel by Hydrogenative Decarboxylation of Carboxylic Acids with Silicon Nanowire Array-Supported Rhodium Nanoparticles (2018)
  • 著者名/発表者名: Heeyoel Baek, Yoichi M. A. Yamada, and Yasuhiro Uozumi
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] Self-Assembled Polymeric Copper Catalyst- Promoted Huisgen Cycloaddition (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoichi M. A. Yamada, Hiroshi Yoshida, Aya Ohno, Takuma Sato, Shaheen M.Sarkar, Toshiaki mase and Yasuhiro Uozumi
  • 学会等名: IRCCS-JST CREST Joint Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] シリコンナノ構造安定化パラジウムナノ粒子：水素を用いた還元的アミノ化およびフロー合成への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤太久真、中尾愛子、魚住泰広、山田陽一
  • 学会等名: 日本化学会第97回春季年会（2017）
  • 発表場所: 慶応大学（神奈川県日吉市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 高活性・再利用性バッチ・フロー型固定化触媒システムの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田陽一
  • 学会等名: 富士フローケミストリーフォーラム 2017 Spring
  • 招待講演
• [学会発表] シリコンナノ構造担持パラジウムナノ粒子:アミンを基質にしたバッチ&フロー型還元的アルキル化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田陽一、佐藤太久真、中尾愛子、魚住泰広
  • 学会等名: 第120回触媒討論会
• [学会発表] Instantaneous Click Chemistry Using a Copper-Containing Polymeric Membrane-Installed Microflow Device (2017)
  • 著者名/発表者名: Aya Ohno, Yoichi M. A. Yamada,* Takuma Sato, and Yasuhiro Uozumi*
  • 学会等名: 1th International Symposium on Integrated Synthesis (ISONIS-11) & 3rd International Symposium on Middle Molecular Strategy (ISMMS-3)
  • 国際学会
• [学会発表] (Trans)Esterification Using a Porous Phenol-Sulfonic Acid Resin in Batch and Continuous-Flow System (2017)
  • 著者名/発表者名: Heeyoel Baek, Yoichi M. A. Yamada,* Takuma Sato, and Yasuhiro Uozumi*
  • 学会等名: 11th International Symposium on Integrated Synthesis (ISONIS-11) & 3rd International Symposium on Middle Molecular Strategy (ISMMS-3)
  • 国際学会
• [学会発表] Instantaneous Huisgen Cycloaddition Using a Copper-Containing Polymeric Membrane-Installed Microflow Device (2017)
  • 著者名/発表者名: Aya Ohno, Yoichi M. A. Yamada,* Takuma Sato, and Yasuhiro Uozumi*
  • 学会等名: OMCOS19
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Highly Reusable Silicon Nanowire Array-Stabilized Metal Nanoparticle Catalysts for Hydrogenation (2017)
  • 著者名/発表者名: Heeyoel Baek, Yoichi M. A. Yamada,* and Yasuhiro Uozumi*
  • 学会等名: OMCOS19
  • 国際学会
• [学会発表] Silicon Nanostructure-Stabilized Palladium Nanoparticles (SiNS-Pd): Reductive Alkylation of Amines with Hydrogen and Its Application to Flow Synthesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoichi M. A. Yamada*，Takuma Sato, Aiko Nakao, Yasuhiro Uozumi
  • 学会等名: OMCOS19
  • 国際学会
• [学会発表] Silicon Nanostructure-Stabilized Palladium Nanoparticles: Reductive Amination Using H2 and Its Application to Flow Synthesis (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, Y. Uozumi, and Y. M. A. Yamada
  • 学会等名: The 10th International Symposium on Integrated Synthesis
  • 発表場所: 淡路島（兵庫県淡路町）
  • 年月日: 2016-11-18
• [学会発表] Silicon Nanostructure-Stabilized Palladium Nanoparticle Catalysts for Organic Transformations (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoichi M. A. Yamada
  • 学会等名: C&FC 2016 (International Symposium on Catalysis and Fine Chemicals 2016)
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Supported Catalysts in Batch & Flow (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoichi M. A. Yamada
  • 学会等名: Chemistry Seminar at Justus-Liebig-Universitat Giessen
  • 発表場所: ギーセン大学（ギーセン，ドイツ）
  • 年月日: 2016-09-09
  • 招待講演
• [学会発表] Highly Active, Reusable, Self-Assembled Polymeric Palladium Catalyst at Parts per Million Levels for Cross-Coupling Reactions (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. M. A. Yamada, S. M. Sarker, T. Sato, A. Ohno, and Y. Uozumi
  • 学会等名: 6th International IUPAC Conference on Green Chemistry
  • 発表場所: ベネチア（イタリア）
  • 年月日: 2016-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] 高活性な固定化触媒システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田陽一
  • 学会等名: 第32回若手化学者のための化学道場（松山 2016）
  • 発表場所: にぎたつ会館（愛媛県松山市）
  • 年月日: 2016-08-25
  • 招待講演
• [学会発表] Highly Active and Reusable Supported Catalytic Systems: Batch & Flow (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoichi M. A. Yamada
  • 学会等名: INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON PURE & APPLIED CHEMISTRY (ISPAC) 2016
  • 発表場所: Convention Centre Kuching, Kuching, Malaysia
  • 年月日: 2016-08-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 医薬品合成を志向した高活性・高再利用性バッチ・フロー型固定化触媒システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田陽一
  • 学会等名: 金沢大学薬学部機能性分子合成学セミナー
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-05-13
  • 招待講演
• [学会発表] 「医薬品合成を志向した高活性・高再利用性バッチ・フロー型固定化触媒システムの開発」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田陽一
  • 学会等名: 日本薬学会学術振興賞受賞講演
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2016-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] 「シリコンナノワイヤーアレイ担持パラジウム触媒の開発」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田陽一
  • 学会等名: 日本化学会年会企画講演会「天然資源としてのケイ素が鍵を握る機能性材料」
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-25
  • 招待講演
• [学会発表] 自己組織化高分子イミダゾールニッケル触媒によるC-N結合形成クロスカップリング (2016)
  • 著者名/発表者名: 石井梨夏子、大野綾、山田陽一、魚住泰広
  • 学会等名: 日本化学会第９６春期年会（２０１６）
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-25
• [学会発表] パラジウムナノ粒子シリコンナノ構造複合体：常圧水素下でのアミンとアルデヒドの還元的アミノ化およびそのフロー反応への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤太久真、山田陽一、魚住泰広
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会 (2016)
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-25
• [学会発表] 自己組織化高分子ピリジンパラジウム触媒による芳香族ハロゲン化物を用いたチオフェンの直接的アリール化反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大野綾、佐藤太久真、山田陽一、魚住泰広
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会 (2016)
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-25
• [学会発表] "Development of a Porous Phenolsulfonic Acid Resin and Its use in Catalytic Esterification and Transesterification for Production of Biodiesel Fuels " (2016)
  • 著者名/発表者名: Baek Heeyoel, Yamada M. A. Yoichi, Uozumi Yasuhiro
  • 学会等名: ACT-C 不斉炭素‐炭素結合形成反応・若手ワークショップ
  • 発表場所: ホテルグランドヒル市ヶ谷（市ヶ谷、東京）
  • 年月日: 2016-03-05
• [学会発表] "Development of a silicon nanowire array-stabilized palladium nanoparticle catalyst and its application to organic reactions " (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoichi M. A. Yamada, Yoshinari Yuyama, Takuma Sato, Shigenori Fujikawa and Yasuhiro Uozumi
  • 学会等名: 環太平洋国際化学会議
  • 発表場所: ヒルトンホノルル（ホノルル、米国）
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] “Supported Catalysts in Batch & Flow” (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoichi M. A. Yamada
  • 学会等名: ACP Lectureship Award in Taiwan (中央研究所)
  • 発表場所: 中央研究所（台北、台湾）
  • 年月日: 2015-10-08
  • 招待講演
• [学会発表] “Supported Catalysts in Batch & Flow” (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoichi M. A. Yamada
  • 学会等名: ACP Lectureship Award in Taiwan (国立清華大学)
  • 発表場所: 国立清華大学（新竹、台湾）
  • 年月日: 2015-10-07
  • 招待講演
• [学会発表] “Supported Catalysts in Batch & Flow” (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoichi M. A. Yamada
  • 学会等名: ACP Lectureship Award in Taiwan (国立中興大学)
  • 発表場所: 国立中興大学（台中、台湾）
  • 年月日: 2015-09-30
  • 招待講演
• [学会発表] 高分子イミダゾール・パラジウム触媒：溝呂木-Heck反応と構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤太久真、大野綾、サルカールシャヒーン、魚住泰広、山田陽一
  • 学会等名: 第62回有機金属化学討論会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-08
• [学会発表] 「固定化触媒高活性化のための方法論開拓を目指して」 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田陽一
  • 学会等名: 大阪府立大学白鷺セミナー
  • 発表場所: 大阪府立大（大阪市）
  • 年月日: 2015-06-19
  • 招待講演
• [学会発表] Transesterification of Various Alcohols and Esters with a Porous Phenol-Sulfonic Acid Resin (2015)
  • 著者名/発表者名: Baek Heeyoel, Minakawa Maki, Yamada M. A. Yoichi, Han Jin Wook, Uozumi Yasuhiro
  • 学会等名: The 115th General Meeting 2015 of KCS
  • 発表場所: ソウル、韓国
  • 年月日: 2015-04-15
• [産業財産権] 脂肪族炭化水素及び一酸化炭素の製造方法 (2017)
  • 発明者名: 山田陽一，ベクヒヨル，魚住泰広
  • 権利者名: 理研
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-111492
  • 出願年月日: 2017
• [産業財産権] POLYARYLENE OXIDE CATALYSTS (2017)
  • 発明者名: 山田陽一ら計4名
  • 権利者名: Colby College (USA) and RIKEN
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017
  • 外国