| 研究課題/領域番号 |
21H01712
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
金 雄杰 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (00761412)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | C-O結合 / 加水素分解 / 担持金属触媒 / 持続可能合成化学 / 表面活性化 / 再生可能資源 / 不均一系触媒 / クロスカップリング / 選択還元 / 脱炭酸脱水素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
持続可能社会の実現に向け、合成化学は従来の化石資源依存型から再生可能資源、例えばバイオマスを原料とする合成化学へのパラダイムシフトが必要である。本研究では、バイオマスの基本骨格に多く含まれるフェノール或いはアルコール類を原料とする合成化学の基盤を構築するために、合成化学的に極めて重要であるC-O結合切断を鍵とするクロスカップリング反応を開発する。本研究では、ターゲット反応を実現するための触媒設計指針、すなわちC-O結合の表面活性化法を新たに提案し、「持続可能合成化学」に向けての基盤技術を構築する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では不均一系触媒によるC-O結合の切断を鍵とする分子変換反応の開発を目指した。Pt/Al(PO3)3がアルコールあるいはエーテルの加水素分解反応を温和な条件下で触媒し、幅広い基質の加水素分解に適用可能であった。反応機構解析を行い、触媒表面で開裂した水素により、C-O結合の活性化に鍵となる表面ブレンステット酸点が生成することを明らかにした。また、Pt/WO3-ZrO2を用いると、エステルの加水素分解反応が温和な条件下で効率よく進行することを見出した。本触媒を用いると温和な条件下で油脂類の主成分である脂肪酸トリグリセリドから炭化水素燃料を合成可能である。上記触媒は回収再利用も可能である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
バイオマスの基本骨格にはフェノール、アルコール或いはエーテル類が多く含まれており、これらを合成原料とする持続可能な「合成化学」を実現するには、C-O結合の切断を伴う分子変換反応が鍵となる。本研究では、これまでに触媒担体としてほとんど注目されなかったメタリン酸塩に着目し、これによるC-O結合の表面活性化法を利用することで、従来系を凌駕する活性・選択性を実現した。よって、本研究で見つけたC-O結合の表面活性化法は、C-O結合切断の新しい戦略を提示することから、学術的意義が大きい。また、本研究は再生可能資源を原料とする物質合成に新たな手法を提供するものであり、その社会的意義も大きいと考えられる。
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