| 研究領域 | 分子合成オンデマンドを実現するハイブリッド触媒系の創製 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H04803
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
金 雄杰 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (00761412)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | アルカン / 脱水素反応 / 不均一系触媒 / 均一系触媒 / ハイブリッド触媒 / 加水素分解反応 / アルケン / 脱水素 / ラジカル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アルカンの脱水素反応はバルク及びファインケミカル合成において極めて重要である。固体触媒を用いた、高温条件下での脱水素法がバルクケミカル合成に広く用いられているが、条件の過激さゆえに有機合成への適用は難しい。近年、均一系触媒による脱水素法も開発されつつあるが、汎用性の高い触媒系は未だ報告されていない。
本研究では、アルカンのラジカル的活性化法に着目し、固体酸化物と有機ラジカルの表面ハイブリッド化による、酸素を酸化剤とした温和な条件下でのアルカン脱水素反応を実現する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では不均一系と均一系触媒のハイブリッド化による選択的脱水素・水素化反応の開発を行った。昨年度に続き、本年度もアルキルアレーンの空気を酸化剤とする選択的脱水素反応の開発を行った。昨年度は、N-oxylラジカルと金属酸化物のハイブリッド化による脱水素反応を主に検討したが、金属酸化物による反応の顕著な促進は見られなかった。そこで、本年度は安定N-oxylラジカルであるTEMPOのみを用いて、金属フリーな条件下でアルキルアレーンおよびシクロヘキセン類の脱水素反応を行い、反応機構および基質適用性を検討した。反応機構の検討から、TEMPOが水素原子移動触媒として働き、アルキルアレーンのベンジル位のC-H結合が活性化されることが明らかになった。これにより生成したベンジルラジカルがTEMPOにすばやくトラップされ、ラジカルと酸素との反応を抑制できたと考えられる。酸化反応において、TEMPOはほとんどの場合ヒドリド移動触媒として働いており、水素原子移動触媒として働くケースはレアである。また、金属フリーな条件下で合成化学的に重要なアルカンの触媒的脱水素反応が達成できた点は特筆に値する。また、本年度は前年度に続き、不均一系と均一系触媒の概念のハイブリッド化によるC-O結合の加水素分解反応についても検討を行った。前年度にA01班の宍戸教授との共同研究で得られた知見をもとに、アルコールおよびエーテルの常圧水素下での加水素分解反応を行った。上記研究に関して現在データをまとめて論文発表を準備している。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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