| 研究課題/領域番号 |
23K04754
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分33020:有機合成化学関連
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| 研究機関 | 千葉工業大学 |
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研究代表者 |
原口 亮介 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (80781369)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | ハロゲン結合 / ヨウ素 / 二酸化炭素固定化 / フッ素 / トリアゾリウム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
今回, ルイス塩基性の低い二酸化炭素でも十分強く活性化することができる有機触媒として, 高度にフッ素化されたカチオン性ヨウ素化合物を設計した. 本研究ではこの触媒の合成法を開発し, その性質や触媒機能を実験・計算の両面から明らかにする. 具体的には, (A)多数のトリフルオロメチル基を有するヨードトリアゾリウム塩の合成法確立, (B)ヨウ素のルイス酸性度に対するフッ素置換基効果の解明, (C)触媒機能評価の３点に取り組み, 有機触媒による高効率な二酸化炭素固定化プロセスを確立する.
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| 研究実績の概要 |
本研究では, 高活性な二酸化炭素固定化触媒の創出を目指し, 高度にフッ素化されたカチオン性ヘテロ環を基盤とする新規ハロゲン結合供与体を開発した. 具体的には, 多数のトリフルオロメチル基を有するヨードトリアゾリウム塩の合成を行った. アニリンから１段階で合成可能なトリアゼンとアルキンとの酸化的[3+2]環化付加反応によって, 最大６つのトリフルオロメチル基を有するトリアゾリウム塩を中程度から高収率で得た. 本反応は空気下で簡便に行え, 大スケール(20 mmol)でも行うことが可能である. 次に, 合成したトリアゾリウム塩をt-BuOKによって脱プロトン化し, カルベン中間体を発生させ, その後に分子性ヨウ素と反応させることでヨードトリアゾリウム塩が良好な収率で得られた. 生成物の同定は, 1H NMR, 13C NMRおよびマススペクトルによって行った. 今後は, トリフルオロメチル基の位置や数が異なる様々なヨードトリアゾリウム塩を合成するとともに, それらを二酸化炭素とエポキシドとの[3+2]環化付加反応に適用し, フッ素の置換基効果を系統的に調査していく.
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ターゲットである高度にフッ素化されたカチオン性ハロゲン結合供与体の合成法を既に確立している. また, トリフルオロメチル基によって, ヨウ素部位のルイス酸性が向上することもGutmann Beckett法により確認している. これらのことから, 二酸化固定化反応への触媒活性評価を行う下地が揃ったため, 本研究は順調に進んでいると考えている.
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| 今後の研究の推進方策 |
まずは二酸化炭素とエポキシドとの反応において, ヨードトリアゾリウム触媒のフッ素置換基効果を調査する. 具体的には, トリフルオロメチル基の位置や数が及ぼす影響を系統的に調べ, 高い触媒活性発現に重要な要素を明らかにする. また, DFT計算による遷移状態の構造を調べる. これらを通じて得た知見をもとに, より高活性なハロゲン結合供与体を設計・合成し, その触媒活性を評価する.
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