| 研究課題/領域番号 |
22KF0093
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| 補助金の研究課題番号 |
22F22109 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 外国 |
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| 審査区分 |
小区分47010:薬系化学および創薬科学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
金井 求 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (20243264)
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| 研究分担者 |
JAGTAP RAHUL 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 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 |
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 触媒 / アルカン / 脱水素 / 脱水素反応 / 水素社会 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
有機水素キャリアであるメチルシクロヘキサンから温和な条件かつ貴金属フリーで脱水素反応を進行させる触媒系を確立することを目指す。この実現のためにラジカル分子触媒（第一の触媒）によるC-H結合引抜きと遷移金属触媒（第二の触媒）による脱水素過程を組み合わせた系の確立を計画している。またこれらを電子的にカップルする第三の触媒として光触媒を利用する。この三種の触媒系を用い室温、可視光といった温和な条件でのメチルシクロヘキサンの触媒的脱水素反応を実現することを目指す。これが可能になれば水素エネルギー社会の中核とも言ってよい水素貯蔵輸送の問題点を解決し、大きく社会に貢献できると考えられる。
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| 研究実績の概要 |
水素社会の実現には、水素の貯蔵・輸送といったインフラの整備が重要であり、有機ハイドライドが水素キャリアとして注目されている。中でもメチルシクロヘキサンは水素貯蔵量や利便性から有望な水素キャリアであり、大規模スケールでの実証実験が行われている。水素キャリアに対する水素付加反応は工業的にも確立されている一方、その逆反応である水素放出プロセスは比較的未開拓な分野である。本反応が難しい理由として、水素放出を伴う結合の不飽和化は一般的に熱力学的に不利な過程であるという点、有機化合物の不活性なC-H結合を活性化する必要がある点が挙げられる。そのため既存の方法では貴金属触媒を用い、高温条件で水素を系外に放出しながら反応を行う方法が主流である。そこで今回、有機水素キャリアであるメチルシクロヘキサンから温和な条件かつ貴金属フリーで脱水素反応を進行させる触媒系を確立することを目指す。
本年度は、有機水素キャリアであるメチルシクロヘキサンから温和な条件で脱水素反応を進行させる触媒系を確立することを目指して研究をおこなった。その結果、塩化物イオン、チオリン酸、イリジウム光触媒、コバルト脱水素触媒の4種類の触媒をシステムとして組み合わせることで、目的を達成した。特に、クロルラジカルによるメチルシクロヘキサンからのC-H結合引抜きとチオリン酸ラジカルによるシクロヘキセン中間体からのC-H結合引抜きの双方を触媒系に導入した、ダブルHAT触媒が有効であることが分かった。
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