| 研究課題/領域番号 |
23K21110
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| 補助金の研究課題番号 |
21H01928 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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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 | 日本工業大学 |
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研究代表者 |
小池 隆司 日本工業大学, 基幹工学部, 准教授 (30451991)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
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| キーワード | 光触媒 / 有機分子触媒 / ラジカル反応 / 開殻種 / 芳香族化合物 / 有機触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
持続発展可能な社会を構築するため環境調和型合成システムの開発は不可欠である。本研究は太陽光やLEDなどの身近な光エネルギーの照射で駆動できる省エネルギー型の物質生産システム開発に資する。また、希少な貴金属触媒を使用した合成システムは資源問題の観点から好ましくない。本研究では、入手容易な小さな芳香環構造に着目し、貴金属触媒の機能を凌駕する有機分子光触媒系の開発に取り組む。
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| 研究実績の概要 |
2008年以降、光レドックス触媒作用を基軸とした分子変換反応の開発が急速に進展し、合成化学分野にパラダイムシフトを起こしている。多くの触媒反応はルテニウムやイリジウムなどの高価で毒性もある貴金属錯体光触媒を使用している。これに対して、本研究では貴金属錯体光触媒を凌駕する有機分子光触媒を創製し、前例のない分子変換反応を開発することを目的としている。とくに合成の容易さや汎用性を重視し、小さな芳香環構造を基盤とした有機分子光触媒の創製に挑戦している。本研究では、ベンゼン環が三個縮合したアントラセンよりも小さな構造体での優れた光触媒機能開拓をめざす。
2023年度は、とくに以下の点に関して進展があり成果も得られた。①ベンゼン環架橋型のジアリールアミノ化合物誘導体を4種類新たに合成し光レドックス性能を評価した。触媒活性種である開殻種の安定性は置換基の影響を大きく受けることがわかった。触媒設計に関する重要な指針が得られた。②難還元性物質であるパーフルオロアルキルエステル類に対してベンゼン環架橋型ジアリールアミノ化合物を有機分子光触媒として作用すると、前例のないパーフルオロアルキル化が実現できた。光化学討論会やフッ素化学討論会で成果を発表した。③光触媒を用いたエステル官能基の炭素ー酸素結合切断反応に関してDFT計算による遷移状態解析を行い反応機構に関して新たな知見を得た。今後の反応設計にとって重要な指針が得られた。
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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
光触媒を用いたエステル官能基の還元的活性化を新しいパーフルオロアルキル化反応に展開することができた。また炭素ー炭素二重結合の還元的活性化を基盤とした新しい反応も見出し、新たな結果も得られている。新型有機分子光触媒の基本設計指針に基づき、より高活性で高い選択性を発現する触媒開発に引き続き取り組む。
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| 今後の研究の推進方策 |
すでに研究が進展しているトリアリールアミノ型触媒に関しては引き続き触媒構造の最適化と反応開発を進める。キラル有機分子光触媒の創製とエナンチオ選択的反応の開発やエステルやアルケン類以外の難還元性物質変換にも挑戦する。反応機構解析にDFT計算を援用する。
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