芳香族カルボン酸からのアルコール合成を実現する不均一選択水素化触媒プロセスの開発

• 研究課題/領域番号: 16H06595
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 鳥屋尾 隆 北海道大学, 触媒科学研究所, 助教 (80775388)
• 研究期間 (年度): 2016-08-26 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016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: レニウム / 酸化チタン / 不均一系触媒 / 水素化 / カルボン酸 / DFT計算 / 機械学習 / 触媒インフォマティクス / マシーンラーニング

研究成果の概要

ReをTiO2に担持した触媒(Re/TiO2)が芳香族環を有するカルボン酸化合物の選択水素化によるアルコール合成に有効であることを見出した。不均一系触媒を用いて、これまで困難とされてきた芳香族環を有するカルボン酸化合物の選択水素化を実現する点が本研究の特筆すべき点である。DFT計算により、ReはCOOH基との相互作用が強く、また、ベンゼンとの相互作用が弱いことが明らかとなった。この相互作用の違いが，本反応におけるRe触媒の高い選択性発現の一因となっていると結論した。

研究成果

• [雑誌論文] C-Methylation of Alcohols, Ketones, and Indoles with Methanol Using Heterogeneous Platinum Catalysts (2018)
  • 著者名/発表者名: Siddiki S. M. A. Hakim、Touchy Abeda S.、Jamil Md. A. R.、Toyao Takashi、Shimizu Ken-ichi
  • 雑誌名: ACS Catalysis 巻: 8 号: 4 ページ: 3091-3103
  • DOI: 10.1021/acscatal.7b04442
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combined theoretical and experimental study on alcoholysis of amides on CeO 2 surface: A catalytic interplay between Lewis acid and base sites (2018)
  • 著者名/発表者名: Kamachi Takashi、Siddiki S.M.A. Hakim、Morita Yoshitsugu、Rashed Md. Nurnobi、Kon Kenichi、Toyao Takashi、Shimizu Ken-ichi、Yoshizawa Kazunari
  • 雑誌名: Catalysis Today 巻: 303 ページ: 256-262
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2017.09.006
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Direct Synthesis of Lactams from Keto Acids, Nitriles, and H2 by Heterogeneous Pt Catalysts (2018)
  • 著者名/発表者名: Siddiki S. M. A. H.、Touchy Abeda S.、Bhosale Ashvini、Toyao Takashi、Mahara Yuji、Ohyama Junya、Satsuma Atsushi、Shimizu Ken-ichi
  • 雑誌名: ChemCatChem 巻: 10 号: 4 ページ: 789-795
  • DOI: 10.1002/cctc.201701355
  • NAID: 120006577373
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rhenium-loaded TiO2: A highly versatile and chemoselective catalyst for the hydrogenation of carboxylic acid derivatives and the N-methylation of amines using H2 and CO2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Toyao, SMAH Siddiki, Yoshitsugu Morita, Takashi Kamachi, Abeda. S. Touchy, Wataru Onodera, Kenichi Kon, Shinya Furukawa, Hiroko Ariga, Kiyotaka Asakura, Kazunari Yoshizawa, Ken-ichi Shimizu
  • 雑誌名: Chemistry A European Journal 巻: 23 号: 59 ページ: 14848-14859
  • DOI: 10.1002/chem.201702801
  • NAID: 120006531086
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrodeoxygenation of Fatty Acids, Triglycerides, and Ketones to Liquid Alkanes by a Pt-MoOx/TiO2 Catalyst (2017)
  • 著者名/発表者名: Kon Kenichi、Toyao Takashi、Onodera Wataru、Siddiki S. M. A. H.、Shimizu Ken-ichi
  • 雑誌名: ChemCatChem 巻: 9 号: 14 ページ: 2822-2827
  • DOI: 10.1002/cctc.201700219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxidant-free Dehydrogenation of Glycerol to Lactic Acid by Heterogeneous Platinum Catalysts (2017)
  • 著者名/発表者名: Siddiki S. M. A. Hakim、Touchy Abeda S.、Kon Kenichi、Toyao Takashi、Shimizu Ken-ichi
  • 雑誌名: ChemCatChem 巻: 9 号: 14 ページ: 2816-2821
  • DOI: 10.1002/cctc.201700099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxidant-free Dehydrogenation of Glycerol to Lactic Acid by Heterogeneous Platinum Catalysts (2017)
  • 著者名/発表者名: Md. N. Rashed, S.M.A.H. Siddiki, Md. A. Ali, Sondomoyee K. Moromi, Abeda S. Touchy, Kenichi Kon, Takashi Toyao, Ken-ichi Shimizu
  • 雑誌名: ChemCatChem 巻: 9 号: 14 ページ: 3238-3242
  • DOI: 10.1039/c7gc00538e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrating magnetic nanoparticles into HKUST-1 (Cu3(BTC)2) via conversion from a Cu-based ceramic: a novel approach for development of magnetically recyclable catalysts (2017)
  • 著者名/発表者名: Toyao T., Styles M.J., Yago T., Sadiq M.M., Ricco R., Horiuchi Y., Takahashi,M., Matsuoka M., Falcaro P.
  • 雑誌名: Cryst. Eng. Comm. 巻: 19 号: 29 ページ: 4201-4210
  • DOI: 10.1039/c7ce00390k
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Acceptorless dehydrogenation of N-heterocycles by supported Pt catalysts (2017)
  • 著者名/発表者名: Sondomoyee K Moromi, S.M.A. Hakim Siddiki, Kenichi Kon, Takashi Toyao, Ken-ichi Shimizu
  • 雑誌名: Catalysis Today 巻: 281 ページ: 507-511
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2016.06.027
  • NAID: 120006577365
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heterogeneous platinum catalysts for direct synthesis of trimethylamine by N-methylation of ammonia and its surrogates with CO2/H2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Toyao, SMAH Siddiki, Keisuke Ishihara, Kenichi Kon, Wataru Onodera, Ken-ichi Shimizu
  • 雑誌名: Chemistry letters 巻: 46 号: 1 ページ: 68-70
  • DOI: 10.1246/cl.160875
  • NAID: 130005308322
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] TiO2-Supported Re as a General and Chemoselective Heterogeneous Catalyst for Hydrogenation of Carboxylic Acids to Alcohols (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Toyao, S. M. A. H. Siddiki, A. S. Touchy, W. Onodera, K. Kon, Y. Morita, T. Kamachi, K. Yoshizawa, and K. Shimizu
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 23 号: 5 ページ: 1001-1006
  • DOI: 10.1002/chem.201604762
  • NAID: 120006365325
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] TiO2担持Re触媒を用いたカルボン酸の選択水素化反応 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鳥屋尾隆、S. M. A. H. Siddiki、森田能次、蒲池高志、三輪寛子、朝倉清高、吉澤一成、清水研一
  • 学会等名: 第121回触媒討論会
• [学会発表] Machine Learning Prediction of Adsorption Energies on Metal Alloys for Effective Utilization of Methane (2018)
  • 著者名/発表者名: Takashi Toyao, Satoru Takakusagi, Ichigaku Takigawa, Ken-ichi Shimizu
  • 学会等名: IRCCS The 1st International Symposium
• [学会発表] A selective reusable TiO2-supported Re catalyst for alcohol forming hydrogenation reactions of carboxylic acids (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Toyao, S. M. A. Hakim Siddiki, Ken-ichi Shimizu
  • 学会等名: PCOSS-ICAT Joint International Symposium on Catalysis Science for Sustainable Society
  • 発表場所: 廈門(中国)
  • 年月日: 2016-12-09
  • 国際学会
• [学会発表] Alcohol Forming Hydrogenation Reactions of Carboxylic Acids Over A Chemoselective TiO2-Supported Re Catalyst (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Toyao, S. M. A. H. Siddiki, Shinya Furukawa, Ken-ichi Shimizu
  • 学会等名: International Symposium on Catalysis and Fine Chemicals 2016 (C&FC 2016)
  • 発表場所: 台北(台湾)
  • 年月日: 2016-11-10
  • 国際学会
• [学会発表] Re担持TiO2触媒を用いたカルボン酸選択水素化によるアルコール合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鳥屋尾隆、今健一、清水研一
  • 学会等名: 第118回触媒討論会
  • 発表場所: 岩手大学(岩手県、盛岡市)
  • 年月日: 2016-09-21