高機能ポリオキソメタレート触媒の開発－分子触媒からナノ構造体触媒までの展開－

• 研究課題/領域番号: 24350026
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 水野 哲孝 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50181904)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円); 2014年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2013年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2012年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
• キーワード: ポリオキソメタレート / 分子触媒 / ナノ構造体 / 酸化反応 / 新反応開発

研究成果の概要

本研究では、有機溶媒に可溶な単核タングステートを設計した。これが、インドールの脱水素型N-シリル化などの反応に対する優れた触媒となることを見出した。また、単核タングステートを前駆体として、種々の欠損型ポリオキソメタレートの合成に成功した。これらが、アルコールのアシル化反応、第1級アミドのニトリルへの脱水反応に対する優れた触媒となることを見出した。さらに、ポリオキソメタレート分子触媒の固定化あるいは固体化により、高機能固体触媒の開発に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Composites of [γ-H2PV2W10O40]3- and [α-SiW12O40]4- supported on Fe2O3 as heterogeneous catalysts for selective oxidation with aqueous hydrogen peroxide (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, K. Kamata, R. Ishimoto, Y. Ogasawara, K. Suzuki, K. Yamaguchi, N. Mizuno
  • 雑誌名: Catal. Sci. Technol. 巻: in press 号: 5 ページ: 2602-2611
  • DOI: 10.1039/c4cy01693a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Selective Oxidation with Aqueous Hydrogen Peroxide by [PO4{WO(O2)2}4]3- Supported on Zinc-Modified Tin Dioxide (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Nojima, K. Kamata, K. Suzuki, K. Yamaguchi, N. Mizuno
  • 雑誌名: ChemCatChem 巻: 7 号: 7 ページ: 1097-1104
  • DOI: 10.1002/cctc.201402975
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Basic －7-Charged Germanodecatungstate Efficient for Chemoselective Acylation of Primary Alcohols (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sugahara, N. Satake, K. Kamata, T. Nakajima, N. Mizuno
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 53 号: 48 ページ: 13248-13252
  • DOI: 10.1002/anie.201405212
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Highly Selective Epoxidation of Cycloaliphatic Alkenes with Aqueous Hydrogen Peroxide Catalyzed by [PO4{WO(O2)2}4]3-/imidazole (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kamata, K. Sugahara, R. Ishimoto, S. Nojima, M. Okazaki, T. Matsumoto, N. Mizuno
  • 雑誌名: Chem. Cat. Chem. 巻: 6 号: 8 ページ: 2327-2332
  • DOI: 10.1002/cctc.201402268
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Efficient and Selective N-Alkylation of Indoles with α,β-Unsaturated Compounds Catalyzed by a Monomeric Phosphate (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Sunaba, K. Kamata, N. Mizuno
  • 雑誌名: Chem. Cat. Chem. 巻: 6 号: 8 ページ: 2333-2338
  • DOI: 10.1002/cctc.201402309
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hydrosilylation of Various Multiple Bonds by a Simple Combined Catalyst of a Tungstate Monomer and Rhodium Acetate (2013)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Itagaki, Hanako Sunaba, Keigo Kamata, Kazuya Yamaguchi, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 42 号: 9 ページ: 980-982
  • DOI: 10.1246/cl.130338
  • NAID: 10031194313
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Monovacant Lacunary Silicotungstate as an Efficient Heterogeneous Catalyst for Dehydration of Primary Amides to Nitriles (2013)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Itagaki, Keigo Kamata, Kazuya Yamaguchi, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chem Cat Chem 巻: (印刷中) 号: 7 ページ: 1725-1728
  • DOI: 10.1002/cctc.201300063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cubic Cesium Hydrogen Silicododecatungstates with Anisotropic Morphology and Polyoxometalate Vacancies Exhibiting Selective Water Sorption and Cation-Exchange Properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogasawara, S. Uchida, T. Maruichi, R. Ishikawa, N. Shibata, Y. Ikuhara, N. Mizuno
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 巻: 25 号: 6 ページ: 905-911
  • DOI: 10.1021/cm3039448
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Discrete Octahedrally Shaped [Ag6]4+ Cluster Encapsulated within Silicotungstate Ligands (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Kikukawa, Y. Kuroda, K. Suzuki, M. Hihino K Yaiaguchi N Mizuno
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49 ページ: 376-378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rhodium Acetate/Base-Catalyzed N-Silylation of Indole Derivatives with Hydrosilanes (2012)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Itagaki, Keigo Kamata, Kazuya Yamaguchi, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Chemical Communivations 巻: 48 号: 74 ページ: 9269-9271
  • DOI: 10.1039/c2cc34381a
  • 査読あり
• [学会発表] Selective Oxidation of Hydrocarbons with Aqueous Hydrogen Peroxide Catalyzed by Divanadium-substituted Polyoxometalates (2014)
  • 著者名/発表者名: 水野 哲孝
  • 学会等名: 248th ACS National Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ（米国）
  • 年月日: 2014-08-11
  • 招待講演
• [学会発表] Highly Functionalized Polyoxometalate-Based Catalysts for Green Functional Group Transformations (2014)
  • 著者名/発表者名: 水野 哲孝
  • 学会等名: 41st International Conference on Coordination Chemistry
  • 発表場所: シンガポール（シンガポール）
  • 年月日: 2014-07-23
  • 招待講演
• [学会発表] Polyoxometalate-based nano-structured catalysts for selective functional group transformations (2014)
  • 著者名/発表者名: 水野 哲孝
  • 学会等名: 3rd Frontiers in Metal Oxide Cluster Science
  • 発表場所: マフリエ（フランス）
  • 年月日: 2014-07-12
  • 招待講演
• [学会発表] Innovative Basic Research Toward Creation of High-performance Battery", France-Japan Symposium on Advanced Materials for Energy Future (2014)
  • 著者名/発表者名: 水野 哲孝
  • 学会等名: Towards reliable, durable and safe materials for energy production and storage
  • 発表場所: 日本学術会議（東京）
  • 年月日: 2014-07-01
  • 招待講演
• [学会発表] Innovative Basic Research Toward Creation of High-performance Battery (2014)
  • 著者名/発表者名: 水野 哲孝
  • 学会等名: Evonik Meets Science Japan 2014
  • 発表場所: ハイアットリージェンシーホテル（東京）
  • 年月日: 2014-04-10
  • 招待講演
• [学会発表] Design and Synthesis, and catalysis of highly functionalized polyoxometalates (2014)
  • 著者名/発表者名: Noritaka Mizuno
  • 学会等名: 247th ACS National Meeting （口頭発表）
  • 発表場所: Dallas, TX, U. S. A.
• [学会発表] 分子性金属酸化物クラスターを基盤とした高機能触媒の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 水野哲孝
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会 （受賞講演）
  • 発表場所: 名古屋, 名古屋大学
• [学会発表] Green Oxidative Synthesis of Primary Amides from Primary Alcohols, Primary Amines, or Alkylarenes Catalyzed by Manganese Oxides (2013)
  • 著者名/発表者名: Noritaka Mizuno
  • 学会等名: 10th Congress on Catalysis Applied to Fine Chemicals (CAFC10) （口頭発表）
  • 発表場所: Turku, Finland
• [学会発表] Design of Polyoxometalate-Based Molecular Catalysts for Bridging the Gap between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis (2013)
  • 著者名/発表者名: Noritaka Mizuno
  • 学会等名: Frontiers at the interface of Homogeneous and Heterogeneous Catalysis Meeting
  • 発表場所: Annapolis, MD, U. S. A
  • 招待講演
• [学会発表] Design and Synthesis of Polyoxometalate-based Molecular Catalysts (2013)
  • 著者名/発表者名: Noritaka Mizuno
  • 学会等名: The 14th Japan-Korea Symposium on Catalysis （基調講演）
  • 発表場所: 名古屋, ウインクあいち
• [学会発表] Design of Highly Functionalized Polyoxometalate-Based Catalysts: From Molecular to Solid Catalysts (2013)
  • 著者名/発表者名: Noritaka Mizuno
  • 学会等名: The Sixteenth International Symposium of Relations between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis (ISHHC-16) （基調（Keynote）講演）
  • 発表場所: 札幌, 北海道大学
• [学会発表] esign and Applications of Highly Functionalized Polyoxometalate-Based Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: Noritaka Mizuno
  • 学会等名: 15th Asian Chemical Congress 2013
  • 発表場所: Sentosa Island, Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis of Unique Polyoxometalates Containing Discrete Ag Cluster and Their Catalysis for Hydrolytic Oxidation of Silanes (2013)
  • 著者名/発表者名: Noritaka Mizuno
  • 学会等名: EUROPACAT 2013 （口頭発表）
  • 発表場所: Lyon, France
• [学会発表] Design of Functionalized Polyoxometalate-based Nano-structured Catalysts (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Mizuno
  • 学会等名: International Symposium on Advancing the Chemical Sciences (Invited)
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 2012-07-20