| 研究課題/領域番号 |
20J13035
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分27030:触媒プロセスおよび資源化学プロセス関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
西田 吉秀 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
採択後辞退 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | ニトリル / 水素化 / アミン / 固体触媒 / 金属ナノ粒子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ニトリルの水素化反応は反応経路を制御することにより第一級アミン，第二級イミン，第二級アミンを合成できるため，実用上価値が高い反応である．一方で，本反応は多段で進行するため，特定の化合物の選択的合成が難しいという課題がある．また，常温常圧での反応に成功した例は少なく，高い水素化活性を示す触媒の開発が求められている．本研究は，ニトリルの水素化反応に高い活性と選択性を示す触媒の開発を目的としており，選択性の自在制御による「ケモダイバージェント合成」を目指すものである．
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| 研究実績の概要 |
今日では，低環境負荷型の化学プロセスが強く望まれており，アミンやイミンのグリーンな合成法としてニトリルの水素化反応が注目されている．本反応では，水素ガスを用いたシアノ基の選択的水素化により原子効率100%で1級アミンを得ることができる．また，形成した1級アミンを中間体とin-situ縮合させることで，2級イミンや2級アミンの一段合成も可能となる．一方，本反応は多段で進行するため単一生成物の選択的合成が難しく，温和な条件下での反応を可能とする高活性触媒の開発例は未だ乏しい．そこで本研究では，常温常圧下でのニトリルの水素化により，アミンやイミンを高収率で与える固体触媒の開発を検討した．
2020年度では，1級アミンを選択的に与える触媒の設計を検討した．選択性の向上には，電子逆供与によって中間体の水素化速度を向上させることが有効だと予想し，現状で最も高活性だったRh-PVPナノ粒子の金属保護剤を変更することで，より電子リッチなRhナノ粒子の調製を試みた．しかし採用した触媒調製法(アルコール還元法)では，PVP以外の金属保護剤はアルコールとの親和性が低く，その使用が困難だった．そこで次に活性金属のバイメタル化を試みた．その結果，Ptナノ粒子にPdを固溶化させることで，Pt種がより電子リッチな状態となり，反応回転頻度がRh-PVPを用いた場合と比較して6倍まで向上した．目的物である1級アミンはPdPt(90:10)上で選択的(>80%)に得られ，加えてPdPt(50:50)上では2級アミンが選択的(>90%)に得られることが明らかとなった．
このように2020年度では，常温常圧下で1級アミンを選択的に与える触媒の開発に成功した．また，最終目標であるアミンやイミンの作り分け(ケモダイバージェント合成)には，性質が異なる元素を混ぜ合わせた多元素固溶ナノ合金が有効であることを見出した．
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| 現在までの達成度 (段落) |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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