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新規高効率触媒作用創出のための完全反応制御と反応原理解明に関する分子理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 20038013
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関電気通信大学 (2009)
東京大学 (2008)

研究代表者

岩澤 康裕  電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (40018015)

研究分担者 佐々木 岳彦  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (90242099)
研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2009年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2008年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワードRu固定化触媒 / 選択酸化 / 光酸化反応 / UV吸収 / 遷移状態 / 反応機構 / スイッチング挙動 / 触媒活性構造 / 密度汎関数法 / ゼオライト / レニウム / ベンゼン / 酸化 / フェノール
研究概要

我々は、高活性、高選択性を示す触媒系を開発して、その反応原理の解明、活性構造と反応原理の対応を見出し、クラスター・錯体触媒の理論的な開発指針の確立を目指している。21年度は、我々が開発しているRu固定化触媒に関して研究を行った。この触媒は、波長の異なる紫外光による異なるUV吸収帯を示す中間体同士の可逆的なスイッチング挙動と、シクロアルカンの光酸化反応活性を示す。また、イソブチルアルデヒド(IBA)の選択的な酸化反応とIBA存在下でのスチルベンの選択的なエポキシ化反応がそれぞれ進行し、スチルベンの存在の有無でこれらの反応がスイッチングする特徴的な系である。シリカ担体上でサイトが単離されたRu固定化触媒はIBAの酸化としては、38,800,000のターンオーバー数(TON)を示し、トランス-スチルベンのエポキシ化反応は2,100,000のTONを示し、金属錯体触媒としては最高レベルのTONとなっている。また、IBAの酸化反応は活性化エネルギーが48kJ mol^<-1>で、スチルベンのエポキシ化反応の活性化エネルギーの99kJ mol^<-1>よりはるかに低い反応障壁であるにもかかわらず、スチルベンが存在すると完全に反応がストップしてしまうという興味深い挙動が観測された。密度汎関数法の計算により、反応中間体、遷移状態を探索し、高選択的な反応性とスイッチング挙動の解明を行うことができた。酸素分子、IBA分子が吸着しているRu触媒サイトにスチルベンが相互作用してスチルベンも吸着可能となることが、IBA酸化反応からエポキシ化反応にスイッチする要因となっている事が示された。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (6件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] フェノール直接合成触媒の開発-CO2排出量削減に取り組む化学関連製品・技術2010

    • 著者名/発表者名
      唯美津木, 岩澤康裕
    • 雑誌名

      化学経済 1

      ページ: 85-89

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Alternative Selective Oxidation Pathways for Aldehyde Oxidation and Alkene Epoxidation on a SiO2-Sunported Ru-Monomer Complex Catalyst2010

    • 著者名/発表者名
      M.Tada, S.Muratsugu, M.Kinoshita, T.Sasaki, Y.Iwasawa
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 132

      ページ: 713-724

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In-situ Time-resolved DXAFS for Structural Kinetics of an Active Re-Cluster Catalyst for Direct Phenol Synthesis from Benzene and O22010

    • 著者名/発表者名
      M.Tada, Y.Uemura, R.Bal, Y.Inada, M.Nomura, Y.Iwasawa
    • 雑誌名

      Phys.Chem.Chem.Phys. (in press)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Density Functional Theory Study on the Re Cluster/HZSM-5 Catalysis for Direct Phenol Synthesis from Benzene and Molecular Oxygen : Active Re Structure and Reaction Mechanism2009

    • 著者名/発表者名
      T.Sasaki, M.Tada, Y.Iwasawa
    • 雑誌名

      Topics Catal. 52

      ページ: 880-887

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Layered Materials with Coexisting Acidic and Basic sites for Catalytic One-Pot Reaction Sequences2009

    • 著者名/発表者名
      K.Motokura, M.Tada, Y.Iwasawa
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 131

      ページ: 7944-7945

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bifunctional Heterogeneous Catalysis of Silica-Alumina-Supported Tertiary Amines with Controlled Acid-Base Interactions for Efficient 1, 4-Addition Reactions2009

    • 著者名/発表者名
      K.Motokura, S.Tanaka, M.Tada, Y.Iwasawa
    • 雑誌名

      Chem.Eur.J. 15

      ページ: 10871-10879

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organofunctionalized Catalyst Surfaces Highly Active and Selective for Carbon-Carbon Bond-Forming Reactions2009

    • 著者名/発表者名
      K.Motokura, M.Tada, Y.Iwasawa
    • 雑誌名

      Catal.Today 147

      ページ: 203-210

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface-Mediated Visible-Light Photo-Oxidation on Pure TiO2(001)2009

    • 著者名/発表者名
      H.Ariga, T.Taniike, H.Morikawa, M.Tada, B.K.Min, K.Watanabe, S.Ikeda, K.Saiki, Y.Iwasawa
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 131

      ページ: 14670-14672

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Creation of Acid-Base Bifunctional Catalysis for Efficient C-C Coupling Reactions by Amines Immobilization on SiO2 Silica-Alumina, and Nano-HZSM-52009

    • 著者名/発表者名
      K.Motokura, N.Viswadnadham, G.Murali Dhar, Y.Iwasawa
    • 雑誌名

      Catal.Today 141

      ページ: 19-24

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proton Transfer in Water-Hydroxyl Mixed Overlayers on Pt(111): Combined Approach of Laser Resorption and Partially-Resolved X-ray Photoelectron Spectroscopy2009

    • 著者名/発表者名
      M.Nagasaka, H.Kondoh, K.Amemiya, T.Ohta, Y.Iwasawa
    • 雑誌名

      Surf.Sci. 603

      ページ: 1690-1695

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Latteice-Work Structure of a TiO_2(110) Surface Studied by STM, Core-Level Spectroscopies and DFT Calculations2008

    • 著者名/発表者名
      H. Ariga, T. Taniike, H. Morikawa, R. Tero, H. Kondoh, and Y. Iwasawa
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett 454

      ページ: 350-354

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Immobilized Metal Ion-Containing Ionic Liquids : Preparation, Structure and Catalytic Performances in Kharasch Addition Reaction and Suzuki Cross-Coupling Reactions2008

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki, M. Tada, C. Zhong, T. Kume, and Y. Iwasawa
    • 雑誌名

      J. Mol. Catal. A : Chem 279

      ページ: 200-209

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoinduced Reversible Structural Transformation and Selective Oxidation Catalysis of Unsaturated Ruthenium Complexes Supported on SiO_22008

    • 著者名/発表者名
      M. Tada, Y. Akatsuka, Y. Yang, T. Sasaki, M. Kinoshita, K. Motokura, and Y. Iwasawa
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed. 47

      ページ: 9252-9255

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Dynamic Structures of Active Surfaces2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Iwasawa
    • 学会等名
      International Symposium on Oxide Surfaces
    • 発表場所
      越後湯沢
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Advanced Chemical Design and in-situ Characterization at Catalyst Surfaces by Time-Resolved XAFS and in-situ SPM2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Iwasawa
    • 学会等名
      4^<th> International Symposium on Advanced Materials : Surfaces
    • 発表場所
      韓国
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Active Species and Dynamic Structures for Selective Catalysis on Designed Surfaces and Nanoparticles2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Iwasawa
    • 学会等名
      21^<st> North American Catalysis Society Meeting
    • 発表場所
      米国、サンフランシスコ
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Real Time XAFS for Structural Kinetics/Dynamics of 2D and Nanoparticle Catalysts Themselves2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Iwasawa
    • 学会等名
      14^<th> International Conference on X-ray Absorption Fine Structure
    • 発表場所
      イタリア、カメリノ
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Real-time Characterization of Active Structures Relevant to Selective Catalysis on Surfaces and Nanoparticles2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Iwasawa
    • 学会等名
      Physical & Theoretical Chemistry Symposium in 13^<th> Asian Chemical Congress
    • 発表場所
      中国、上海
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Density Functional Theory Study on the Re Cluster/HZSM-5 catalysis for Direct Phenol Synthesis from Benzene and Molecular Oxygen : Active Re Structure and Reaction Mechanism2008

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki, M. Tada and Y. Iwasawa
    • 学会等名
      ICC 14 Pre-Symosium
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2008-07-08
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [図書] Modern Heterogeneous Oxidation Catalysis2009

    • 著者名/発表者名
      M.Tada, Y.Iwasawa
    • 総ページ数
      33
    • 出版者
      Wiley-VCH
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] Modern Surface Organometallic Chemistry Vol.22009

    • 著者名/発表者名
      M.Tada, Y.Iwasawa
    • 総ページ数
      40
    • 出版者
      Wiley-VCH
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] Molecular Nano Dynamics2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Uemura, T.Taniike, T.Sasaki, M.Tada, Y.Iwasawa
    • 総ページ数
      18
    • 出版者
      Wiley-VCH
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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