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半導体光触媒を用いるCO2と有機化合物との炭素ー炭素結合形成反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16F16040
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 合成化学
研究機関名古屋大学

研究代表者

斎藤 進  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (90273268)

研究分担者 SELVAM KALIYAMOORTHY  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2016-10-07 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2018年度: 100千円 (直接経費: 100千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードCO2 / アミノカルボニル化 / アルコキシカルボニル化 / アリール化 / 可視光 / 半導体光触媒 / 分子触媒 / CO / アミド / エステル / ハロゲン化芳香族 / 二酸化炭素 / 炭素ー炭素結合形成反応
研究実績の概要

光エネルギーによって活性化された固体触媒の有機合成におけるポテンシャルは未知数であり、CO2と有機化合物との炭素-炭素結合形成反応における基盤的な触媒的方法論はほぼ皆無に等しい。半導体光触媒の触媒表面において有機化合物がどのような反応性を示すかの系統的な研究を行い、これらの点を明らかにすることを目的に研究を行った。実際には可視光によって活性化されるRe錯体触媒と犠牲アミン反応財および、Pd/TiO2-In2O3やその他の半導体と2級アミンやフェノール、ハロゲン化芳香族化合物をCO2と共存させることで可視光照射下、三成分連結反応が起こり、芳香族アミド、芳香族エステル、および芳香族ジケトンがわずかな反応条件の違いによってが得られることを見出した。この反応は1室1反応容器で最初に見出されたが、即座に2室1反応容器に変えて反応を行った。2室のうち、1室にはRe錯体触媒と犠牲反応剤を混入させCO源とした。もう1室はPd/TiO2-In2O3と2級アミンやフェノール誘導体、およびハロゲン化芳香族で満たした。2級アミンは反応基質としても犠牲反応剤としても機能する可能性がある。まずは第1室でCO2 からCOへの変換を行い、その結果生じる低濃度のCOが同一反応容器の中で、第2室へと気体として拡散移動する。この第2室でハロゲン化芳香族と各種成分が室温で反応し芳香環のアミノカルボニル化、アルコシキシカルボニル化、およびアリール化が起こった。13CO2を用いる反応によって、COが実際の反応基質であることが明らかとなった。また、第2室のより高原子価のPd種はCO自体が還元剤として働きPd(0)種を誘導したことが示唆された。2室1反応容器の条件を1室1反応容器へと最後にフィードバックさせ、同様な反応が進行することも見出した。今後はH2OとCO2からCOを発生冴える方法へと展開する。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Diboron-catalyzed dehydrative amidation of aromatic carboxylic acids with amines2018

    • 著者名/発表者名
      Dinesh N. Sawant, Dattatraya B. Bagal, Saeko Ogawa, Selvam Kaliyamoorthy, Susumu Saito
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 20 号: 15 ページ: 4397-4400

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.8b01480

    • NAID

      120006536931

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocatalytic Transfer Hydrogenolysis of Allylic Alcohols on Pd/TiO2: A Shortcut to (S)-(+)-Lavandulol2017

    • 著者名/発表者名
      Takada Yuki、Caner Joaquim、Kaliyamoorthy Selvam、Naka Hiroshi、Saito Susumu
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 23 号: 71 ページ: 18025-18032

    • DOI

      10.1002/chem.201704099

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Visible-light mediated photocatalytic reductive functionalization of CO2 using a Re complex and Pd nanoparticles2019

    • 著者名/発表者名
      KALIYAMOORTHY, Selvam; SAWANT, Dinesh; MORI, Shogo; SAITO, Susumu
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Diboron-Catalyzed Dehydrative Amidation of Aromatic Carboxylic Acids with Amines2019

    • 著者名/発表者名
      BAGAL, Dattatraya B.; SAWANT, Dinesh N.; KALIYAMOORTHY, Selvam; SAITO, Susumu
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://noy.chem.nagoya-u.ac.jp/noy_j/publications.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-10-11   更新日: 2024-03-26  

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