二酸化炭素クロスカップリング

• 研究課題/領域番号: 16K14050
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: グリーン・環境化学
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 杉本 裕 東京理科大学, 工学部工業化学科, 教授 (20271330)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 二酸化炭素 / 炭酸エステル / クロスカップリング / 二酸化炭素化学固定 / 有機合成化学 / 二酸化炭素排出削減 / 触媒・化学プロセス / 有機工業化学

研究成果の概要

合成化学的に有用な炭酸エステルの新規合成法として、二酸化炭素を直接原料の一つとするクロスカップリング反応を提案し、その実現をめざして種々の検討を行った。本助成期間では、気相の二酸化炭素を効率よく固定化できる遷移金属錯体の選定に注力し、サレン型配位子やポルフィリン型配位子を有する1価コバルト錯体のナトリウム塩の反応効率と生成錯体の寿命を比較した。その結果、本課題のキーとなる二酸化炭素の取り込みにおいて、嵩高い周辺置換基を有するテトラフェニルポルフィリンのコバルト・ナトリウム錯体を用いると、高効率で二酸化炭素と反応すること、さらに得られたカルボナート錯体が長寿命であるという重要な知見を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of CO2-derived polycarbonates with high glass transition temperatures (2018)
  • 著者名/発表者名: Rie Arai, Keitaro Seto, Andrew A. Bell, Hiroshi Sugimoto
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 50 号: 4 ページ: 301-307
  • DOI: 10.1038/s41428-017-0020-8
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 二酸化炭素とエピクロロヒドリンとの交互共重合と得られた脂肪族ポリカーボネートの四級アンモニウム塩化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 早野 重孝，新井 理恵，杉本 裕
  • 雑誌名: 高分子論文集 巻: 74 号: 6 ページ: 534-541
  • DOI: 10.1295/koron.2017-0041
  • NAID: 130006218914
  • ISSN: 0386-2186, 1881-5685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Copolymerization of CO2 and Diols (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Tamura, K. Ito, M. Honda, Y. Nakagawa, H. Sugimoto, and K. Tomishige*
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1
  • DOI: 10.1038/srep24038
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis of four- and six-armed star-shaped polycarbonates by immortal alternating copolymerization of CO2 and propylene oxide (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Sugimoto,* H. Goto, S. Honda, R. Yamada, Y. Manabe, and S. Handa
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 7 号: 23 ページ: 3906-3912
  • DOI: 10.1039/c6py00558f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polymer cyclization inhibits thermal decomposition of carbon-dioxide-derived poly(propylene carbonate)s (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Honda* and H. Sugimoto*
  • 雑誌名: Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry 巻: 54 号: 20 ページ: 3336-3342
  • DOI: 10.1002/pola.28222
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon Dioxide-Derived Immortal Brush Macromolecules with Poly(propylene carbonate) Side Chains (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Honda* and H. Sugimoto*
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 49 号: 18 ページ: 6810-6816
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.6b01505
  • 査読あり
• [雑誌論文] CO2とジオールからポリカーボネートを直接合成！ 安全かつ環境にやさしい夢の合成法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田村 正純，中川 善直，杉本 裕，冨重 圭一
  • 雑誌名: 化学 巻: 71 ページ: 19-24
• [学会発表] 金属塩触媒による二酸化炭素とオキセタンからの六員環カルボナート合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中村 亮，杉本 裕
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] 金属錯体による共重合反応の制御 [80] アルミニウムポルフィリン錯体-第四級アンモニウム塩系触媒による二酸化炭素とオキセタンの共重合 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村 亮，杉本 裕
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] 二酸化炭素を直接原料とする高分子合成 [21] アルミニウムポルフィリン錯体による二酸化炭素とオキセタンの共重合 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村 亮，江刺家 勇，杉本 裕
  • 学会等名: 第6回JACI/GSCシンポジウム
• [学会発表] 金属錯体による共重合反応の制御 [79] 金属ポルフィリン錯体による二酸化炭素とオキセタンの共重合 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村 亮，江刺家 勇，杉本 裕
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
• [学会発表] 金属錯体による共重合反応の制御 [78] 側鎖に複数のヒドロキシ基を有する新規二酸化炭素由来ポリカルボナートの合成と物性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 遼，有留 瑛美，杉本 裕
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
• [学会発表] 金属錯体による共重合反応の制御 [77] 金属ポルフィリン錯体による二酸化炭素とエポキシドの交互共重合における可視光効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川路 穣照，杉本 裕
  • 学会等名: 第66回高分子学会年次大会
• [学会発表] Synthesis of Polycarbonates by Alternating Copolymerization of Carbon Dioxide and Epoxides with High Glass Transition Temperature (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Arai, H. Sugimoto, and K. Seto
  • 学会等名: The 11th SPSJ International Polymer Conference (IPC2016)
  • 発表場所: 福岡国際会議場（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] 金属錯体による共重合反応の制御 [76] 高いガラス転移温度を示す二酸化炭素由来ポリカルボナートの合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 新井 理恵，杉本 裕
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川大学（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 二酸化炭素を直接原料とする高分子合成 [20] コバルトポルフィリン錯体-N-ヘテロ環状カルベン触媒系によるポリカルボナートの合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川路 穣照，杉本 裕
  • 学会等名: 第5回JACI/GSCシンポジウム
  • 発表場所: ANAクラウンプラザホテル神戸（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-06-03
• [学会発表] 金属錯体による共重合反応の制御 [75] コバルトポルフィリン-N-ヘテロ環状カルベン触媒系による二酸化炭素とエポキシドの交互共重合 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川路 穣照，杉本 裕
  • 学会等名: 第65回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-05-25
• [図書] 二酸化炭素を用いた化学品製造技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉本 裕（監修）
  • 総ページ数: 310
  • 出版者: S&T出版
• [産業財産権] 脂肪族ポリカルボナートの製造方法 (2017)
  • 発明者名: 杉本 裕
  • 権利者名: 杉本 裕
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017