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 |
研究課題/領域番号 |
20H04804
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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 |
審査区分 |
理工系
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研究機関 | 横浜国立大学 (2021) 東京工業大学 (2020) |
研究代表者 |
本倉 健 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (90444067)
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研究期間 (年度) |
2020-11-19 – 2022-03-31
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研究課題ステータス |
中途終了 (2021年度)
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配分額 *注記 |
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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キーワード | 固定化触媒 / 担体 / 金属錯体 / 協奏的触媒作用 / 担体表面 / 不活性結合 / 固体触媒 / C-H結合活性化 |
研究開始時の研究の概要 |
例えばC-H結合に代表される不活性結合を直接活性化して目的の化合物を合成する手法は、余分な修飾反応を経ないため副生成物が無く、環境にやさしい合成法として注目されている。不活性な結合を活性化するための活性種として、本研究では固定化触媒に注目する。担体表面に固定された活性種と、担体が元々有している表面の特性を同時に触媒反応へと作用させ、不活性結合を強力に活性化し目的の反応を進行させる。
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研究実績の概要 |
本研究課題では、担体表面と固定化された触媒活性種との協働作用に基づき、高難度な分子変換反応を進行させる固定化触媒の開発を試みた。シリカ表面にRh錯体と第四級ヨウ化アンモニウム塩を固定した触媒を用いると、末端オレフィンのヒドロシリル化反応と、それに続く二酸化炭素とエポキシドの環化付加反応が連続で進行し、対応するシリルカーボネートが高い収率で得られた。ヨウ化アンモニウム塩を持たずにRh種のみ固定した触媒を用いたときの反応速度は極めて遅かった。X線吸収微細構造(XAFS)測定を始めとする各種分光学的手法によって触媒構造を解析したところ、Rh1原子あたりにヨウ化物イオンが3つ配位した構造をとっていることが明らかになった。この錯体のRh-I結合距離は通常のヨウ化ロジウム(RhI3)と比べて長く、ヨウ素は弱く配位しており、反応中にヒドロシリル化に活性なRh種が形成されている可能性が高い。このような単殻Rh種は固体表面での特殊な反応によって形成されていると考えられ、配位不飽和な活性Rh種の環境によって、ヒドロシランのSi-H結合切断が加速されていると思われる。さらに、二酸化炭素の反応においては、ヨウ化アンモニウム塩のみを用いるとこの反応は極めて遅く、シリカ表面のシラノール基(Si-OH)とヨウ化アンモニウム塩の協働作用によって触媒反応が加速されていると考えられる。この研究成果に加えて、固定化金属錯体の反応加速効果に関する総説を発表した。
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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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