金属水酸化物を基盤とした高機能固体触媒および新触媒反応の開発

• 研究課題/領域番号: 22360334
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山口 和也 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (50334313)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2011年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2010年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
• キーワード: 金属水酸化物 / 固体触媒 / 有機合成 / 溶存状態制御 / 新反応開拓 / 新反応開発 / マンガン酸化物 / アミド化反応

研究概要

本提案研究では、金属水酸化物や酸化物の特徴を利用して高機能固体触媒の開発を行った。例えば、担持銅水酸化物触媒が、分子状酸素を酸化剤とする末端アルキンのホモカップリング反応、末端アルキンとアジドもしくはアゾメチンイミンの1,3-双極子付加環化反応に対する優れた触媒となることを明らかにした。このときマンガン酸化物OMS-2が電子メディエーター担体として機能し、銅種の再酸化を促進することを見出した。また、OMS-2を触媒、分子状酸素を酸化剤、アンモニアを窒素源としたアルコール、アミン、アルキルアレーンからの酸化的アミド化反応などのいくつかの新反応の開発にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Green oxidative synthesis of primary amides from primary alcohols or aldehydes catalyzed by a cryptomelane-type manganese oxide-based octahedral molecular sieve (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Yamaguchi, Hiroaki Kobayashi, Ye Wang, Takamichi Oishi, Yoshiyuki Ogasawara, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: OMS-2, Catal. Sci. Technol. 巻: 3 号: 2 ページ: 318-327
  • DOI: 10.1039/c2cy20178j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterogeneously Catalyzed Synthesis of Primary Amides Directly from Primary Alcohols and Aqueous Ammonia (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Yamaguchi, H.Kobayashi, T.Oishi, N.Mizuno
  • 雑誌名: Angewante Chemistry, International Edition 巻: vol.51 号: 2 ページ: 544-547
  • DOI: 10.1002/anie.201107110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Manganese oxide-catalyzed transformation of primary amines to primary amides through the sequence of oxidative dehydrogenation and successive hydration (2012)
  • 著者名/発表者名: Ye Wang, Hiroaki Kobayashi, Kazuya Yamaguchi, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 48 号: 20 ページ: 2642-2644
  • DOI: 10.1039/c2cc17499e
• [雑誌論文] Efficient Hydration of Nitriles Promoted by Simple Amorphous Manganese Oxide Using Reduced Amounts of Water (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Yamaguchi, Ye Wang, Hiroaki Kobayashi, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 41 号: 6 ページ: 574-576
  • DOI: 10.1246/cl.2012.574
  • NAID: 130004426578
• [雑誌論文] Manganese Oxide-catalyzed Additive- and Solvent-free Aerobic Oxidative Synthesis of Primary Amides from Primary Amines (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Yamaguchi, Ye Wang, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 41 号: 6 ページ: 633-635
  • DOI: 10.1246/cl.2012.633
  • NAID: 130004426595
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
• [雑誌論文] Manganese Oxides Promoted Liquid-Phase Aerobic Oxidative Amidation of Methylarenes Using Ammonia Surrogates (2012)
  • 著者名/発表者名: Ye Wang, Kazuya Yamaguchi, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 51 号: 29 ページ: 7250-7253
  • DOI: 10.1002/anie.201203098
  • 査読あり
• [雑誌論文] Facile synthesis of nitriles via manganese oxide promoted oxidative dehydrosulfurization of primary thioamides (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Yamaguchi, Kazuhisa Yajima, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 48 号: 91 ページ: 11247-11249
  • DOI: 10.1039/c2cc36635e
• [雑誌論文] Heterogeneously Catalyzed Efficient Hydration of Alkynes to Ketones by Tin?Tungsten Mixed Oxides (2011)
  • 著者名/発表者名: Xiongjie Jin, Takamichi Oishi, Kazuya Yamaguchi, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chem.Eur. J. 巻: 17 号: 4 ページ: 1261-1267
  • DOI: 10.1002/chem.201002761
• [雑誌論文] An Efficient, Ligand-Free, Heterogeneous Supported Copper Hydroxide Catalyst for the Synthesis of N,N-Bicyclic Pyrazolidinone Derivatives (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Yoshimura, Takamichi Oishi, Kazuya Yamaguchi, and Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 17 号: 14 ページ: 3827-3831
  • DOI: 10.1002/chem.201002793
• [雑誌論文] Tin?Tungsten Mixed Oxide as Efficient Heterogeneous Catalyst for Conversion of Saccharides to Furan Derivatives (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Yamaguchi, Tomoaki Sakurada, Yoshiyuki Ogasawara, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 40 号: 5 ページ: 542-543
  • DOI: 10.1246/cl.2011.542
  • NAID: 130004426217
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Efficient, Ligand-Free, Heterogeneous Supported Copper Hydroxide Catalyst for the Synthesis of N, N-Bicyclic Pyrazolidinone Derivatives (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Yoshimura, Takamichi Oishi, Kazuya Yamaguchi, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chem.Eur.J. 巻: 17 ページ: 3827-3831
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterogeneously Catalyzed Efficient Hydration of Alkynes to Ketones by Tin-Tungsten Mixed Oxides (2011)
  • 著者名/発表者名: Xiongjie Jin, Takamichi Oishi, Kazuya Yamaguchi, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chem.Eur.J. 巻: 17 ページ: 1261-1267
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Synthesis of Secondary Amines via N-Alkylation of Primary Amines and Ammonia with Alcohols by Supported Copper Hydroxide Catalysts (2010)
  • 著者名/発表者名: Jinling He, Kazuya Yamaguchi, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 39 号: 11 ページ: 1182-1183
  • DOI: 10.1246/cl.2010.1182
  • NAID: 130004425715
• [雑誌論文] Selective Synthesis of Secondary Amines via N-Alkylation of Primary Amines and Ammonia with Alcohols by Supported Copper Hydroxide Catalysts (2010)
  • 著者名/発表者名: Jinling He, Kazuya Yamaguchi, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chem.Lett. 巻: 39 ページ: 1182-1183
  • NAID: 10027315498
  • 査読あり
• [学会発表] マンガン酸化物を用いた新しい酸化的官能基変換反応系の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口和也,水野哲孝
  • 学会等名: 平成24年度高難度選択酸化反応研究会シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-02-01
• [学会発表] マンガン酸化物を用いたアルコール、アミンおよびアルキルアレーンからの酸化的アミド合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口和也,水野哲孝
  • 学会等名: 第45回酸化反応討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-11-16
• [学会発表] マンガン酸化物OMS-2を用いたアルコールもしくはアミンからの酸化的アミド合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口和也,水野哲孝
  • 学会等名: 第42回石油・石油化学討論会
  • 発表場所: 秋田
  • 年月日: 2012-10-12
• [学会発表] 高表面積マンガン酸化物を用いたニトリルの水和反応 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口和也,王曄,水野哲孝
  • 学会等名: 第110回触媒討論会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] マンガン酸化物OMS-2を用いたアンモニアと1級アルコールからの1級アミド合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口和也,小林弘明,大石高路,水野哲孝
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] マンガン酸化物を用いたアルキルアレーンからの酸化的第一級アルコールからの1級アミド合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口和也,王曄,水野哲孝
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 滋賀
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] 固体触媒による高効率官能基変換反応 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口和也
  • 学会等名: 触媒学会横浜地区講演会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-01-24
• [学会発表] スズ-タングステン複合酸化物触媒によるアル キンのケトンへの高効率水和反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金雄傑,大石高路,山口和也,水野哲孝
  • 学会等名: 第108回触媒討論会
  • 発表場所: 北見
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] スズ-タングステン複合酸化物触媒によるアルキンのケトンへの高効率水和反応 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金雄傑, 大石高路, 山口和也, 水野哲孝
  • 学会等名: 第108回触媒討論会
  • 発表場所: 北見,北海道
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Development of Highly Active Heterogeneous Catalysts Based on the Properties of Metal Hydroxides (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Yamaguchi
  • 学会等名: MICS2011
  • 発表場所: Chiba
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] Development of Highly Active Heterogeneous Catalysts Based on the Properties of Metal Hydroxides (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Yamaguchi
  • 学会等名: The Fifth Mitsui Chemicals International Symposium on Catalysis Science (MICS2011)
  • 発表場所: Kisarazu, Chiba, Japan
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] 高表面積マンガン酸化物を用いたニトリルの水和反応
  • 著者名/発表者名: 山口和也，王曄，水野哲孝
  • 学会等名: 第110回触媒討論会
  • 発表場所: 九州大学（福岡）
• [学会発表] マンガン酸化物OMS-2を用いたアルコールもしくはアミンからの酸化的アミド合成
  • 著者名/発表者名: 山口和也，水野哲孝
  • 学会等名: 第42回石油・石油化学討論会
  • 発表場所: 秋田キャッスルホテル（秋田）
• [学会発表] マンガン酸化物を用いたアルコール、アミンおよびアルキルアレーンからの酸化的アミド合成
  • 著者名/発表者名: 山口和也，水野哲孝
  • 学会等名: 第45回酸化反応討論会
  • 発表場所: 名古屋市立大学（愛知）
• [学会発表] マンガン酸化物を用いた新しい酸化的官能基変換反応系の開発
  • 著者名/発表者名: 山口和也，水野哲孝
  • 学会等名: 平成24年度高難度選択酸化反応研究会シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学（東京）
  • 招待講演
• [学会発表] マンガン酸化物を用いたアルキルアレーンからの酸化的第一級アミド合成
  • 著者名/発表者名: 山口和也，王曄，水野哲孝
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀）
• [図書] 触媒調製ハンドブック (2011)
  • 著者名/発表者名: 水野哲孝,山口和也(分担執筆)
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: (株)エヌ・ティー・エス
• [図書] 触媒調製ハンドブック (2011)
  • 著者名/発表者名: 水野哲孝, 山口和也(分担執筆)
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: (株)エヌ・ティー・エス
• [備考]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/mizuno/japanese/index.html