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高効率酸素酸化反応を鍵とした集積合成のための高機能ナノ触媒の開発

公募研究

研究領域反応集積化の合成化学 革新的手法の開拓と有機物質創成への展開
研究課題/領域番号 24106707
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

宮村 浩之  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 特任助教 (00548943)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
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: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード反応集積化 / 酸素酸化 / 固相触媒 / 金属ナノクラスター / 不斉合成 / 有機分子触媒 / 二機能性触媒 / Nヘテロサイクリックカルベン / 固定化触媒 / フローシステム / 金触媒 / アミド合成 / 二元金属触媒
研究概要

酸素酸化反応に有効な金属ナノクラスター触媒をはじめ複数の触媒を,ナノ~マイクロサイズの高度に制御された微小反応場を形成する固相担体に集積化した高機能触媒の開発を行った.複数の触媒が同一反応場に存在することにより反応中間体の拡散時間が短縮されるため,反応の加速や不安定中間体が速やかに次の触媒反応に消費され,分解反応や副反応が抑制されるため選択性の向上が期待される.
1)酸素酸化反応と不斉C-C結合形成反応の集積化に有効な固相触媒の開発
高分子固定化Jorgensen-Hayashi(JH)触媒をAu-Pdナノクラスターを含有するポリマーで被覆することで,二機能性層状固相触媒を調製した.本触媒はアリルアルコールの酸素酸化反応と不斉Michael反応の同一時空間反応集積化に高活性,高選択性をもって機能した.本触媒中では二種類の触媒が異なるレイヤーに適切な配置をもって固定化されているため,ナノクラスターとJH触媒の望ましくない相互作用による失活を抑制することができた.
2)NHC「活性」架橋構造を有する金属ナノ粒子触媒の開発と反応集積化への展望
高分子担体中にNiナノ粒子とNiナノ粒子への配位子としてのNHCを同時に固定化した,NHC「活性」架橋構造含有高分子内包型Ni触媒を開発した.本触媒はイミダゾール含有高分子,アルキルハライド含有高分子およびNiナノ粒子の自己組織化により調製され,Corriu-Kumada-Tamao反応において,高い活性,幅広い基質一般性を示した.固体1H NMR解析により,固体触媒中でのNHC構造を確認した.今後,NHC部位を,担持した金属ナノクラスターへの配位子としてのみならず,有機分子触媒,もしくは他の均一系金属種と錯体を形成させることにより,金属ナノクラスターとこれらの触媒種による反応集積化への展開も大いに期待できる.

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 5件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Chiral metal nanoparticle-catalyzed asymmetric C-C bond formation reactions2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Yasukawa, Hiroyuki Miyamura, Shu Kobayashi
    • 雑誌名

      Chem. Soc. Rev.

      巻: 43 号: 5 ページ: 1450-1461

    • DOI

      10.1039/c3cs60298b

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tandem Oxidative Processes Catalyzed by Polymer-Incarcerated Multimetallic Nanoclusters with Molecular Oxygen2014

    • 著者名/発表者名
      Miyamura, Hiroyuki and Kobayashi, Shu
    • 雑誌名

      Accounts of Chemical Research

      巻: 47 号: 4 ページ: 1054-1066

    • DOI

      10.1021/ar400224f

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A heterogeneous layered bifunctional catalyst for the integration of aerobic oxidation and asymmetric C-C bond formation2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Miyamura, Gerald C. Y. Choo, Tomohiro Yasukawa, Woo-Jin Yoo and Shu Kobayashi
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 49 号: 85 ページ: 9917-9919

    • DOI

      10.1039/c3cc46204h

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Copolymer-Incarcerated Nickel Nanoparticles with N-Heterocycle Carbene Precursors as Active Cross-linking Agents for Corriu–Kumada–Tamao Reaction2013

    • 著者名/発表者名
      Jean-Francois Soule;, Hiroyuki Miyamura, Shu Kobayashi,
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 135 号: 29 ページ: 10602-10605

    • DOI

      10.1021/ja404006w

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Amidation from Alcohols and Amines through a Tandem Oxidation Process Catalyzed by Heterogeneous Polymer Incarcerated Gold Nanoparticles under Aerobic Conditions2013

    • 著者名/発表者名
      Jean-Francois Soule;, Hiroyuki Miyamura, Shu Kobayashi
    • 雑誌名

      Chemistry An Asian Journal

      巻: 8 号: 11 ページ: 2614-2626

    • DOI

      10.1002/asia.201300733

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polymer-Incarcerated Metals: Highly Reactive, Recoverable, and Multifunctional Nanocluster Catalysts for Organic Synthesis2013

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, Shu and Miyamura, Hiroyuki
    • 雑誌名

      Aldrichimica Acta

      巻: 46 ページ: 3-19

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Imine Formation from Alcohols and Amines Catalyzed by Polymer Incarcerated Gold/Palladium Alloy Nanoparticles with Molecular Oxygen as Oxidant2013

    • 著者名/発表者名
      J.-F. Soule
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 49 号: 4 ページ: 355-357

    • DOI

      10.1039/c2cc36213a

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cooperative Catalytic System of Platinum/Iridium Alloyed Nanoclusters and a Dimeric Catechol Derivative: An Efficient Synthesis of Quinazolines Through a Sequential Aerobic Oxidative Process2012

    • 著者名/発表者名
      H. Yuan
    • 雑誌名

      Adv. Synth. Catal.

      巻: 354 号: 16 ページ: 2899-2904

    • DOI

      10.1002/adsc.201200880

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discovery of a Metalloenzyme-Like Cooperative Catalytic System of Metal Nanoclusters and Catechol Derivatives for the Aerobic Oxidation of Amines2012

    • 著者名/発表者名
      H. Yuan, W.-J. Yoo, H. Miyamura, S. Kobayashi
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc

      巻: 134 号: 34 ページ: 13970-13973

    • DOI

      10.1021/ja306934b

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polymer-Incarcerated Chiral Rh/Ag Nanoparticles for Asymmetric 1, 4-Addition Reactions of Arylboronic Acids to Enones:Remarkable Effects of Bimetallic Structure on Activity aod Metal Leaching2012

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Yasukawa, Hiroyuki Miyamura、 Sho Kobayashi
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc

      巻: 134 号: 41 ページ: 16963-16966

    • DOI

      10.1021/ja307913e

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Lactam Formation from Amino Alcohols Using Polymer Incarcerated Gold and Gold/Cobalt Nanoparticles as Catalysts under Aerobic Oxidative Conditions2012

    • 著者名/発表者名
      J.-F. Soule
    • 雑誌名

      Asian J. Org. Chem.

      巻: 1 号: 4 ページ: 319-321

    • DOI

      10.1002/ajoc.201200093

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] α-Hydroxylation of 1,3-Dicarbonyl Compounds Catalyzed by Polymer-Incarcerated Gold Nanoclusters with Molecular Oxygen2012

    • 著者名/発表者名
      H. Miyamura
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 41 号: 9 ページ: 976-978

    • DOI

      10.1246/cl.2012.976

    • NAID

      130004426705

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 多機能金属ナノ粒子触媒~Innovation and creation in heterogeneous catalysis inspired by Reaxys PhD Prize2014

    • 著者名/発表者名
      宮村浩之
    • 学会等名
      Reaxys Prize Club Symposium in Japan 2014 (日本化学会第94春季年会併設)
    • 発表場所
      名古屋大学 (名古屋市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Aerobic oxidative aromatization catalyzed by polymer incarcerated gold nanocluster2014

    • 著者名/発表者名
      宮村浩之,小林修
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学 (名古屋市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 多機能固相触媒としての高分子カルセランド型金属ナノ粒子2013

    • 著者名/発表者名
      宮村浩之
    • 学会等名
      2013年度中国四国支部高分子講演会
    • 発表場所
      鳥取大学 (鳥取市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Polymer-incarcerated metal nanoclusters-Multifunctional heterogeneous catalysts-2013

    • 著者名/発表者名
      Miyamura, Hiroyuki
    • 学会等名
      Intergroup Seminar, ETH Zurich
    • 発表場所
      ETH Zurich, Zurich, Switzerland
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Selective amides and imines synthesis from alcohols and amines by metal nanoclusters using molecular oxygen2013

    • 著者名/発表者名
      Miyamura, Hiroyuki, Soule, Jean-Francois, Kobayashi, Shu
    • 学会等名
      The Reaxys Inspiring Chemistry Conference 2013
    • 発表場所
      Sunstar Hotel Grindelwald, Switzerland
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Amide synthesis through tandem oxidative process catalyzed by polymer incarcerated metal nanoclusters2013

    • 著者名/発表者名
      Miyamura, Hiroyuki, Soule, Jean-Francois, Kobayashi, Shu
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Intergrated Synthesis (ISIS-8)
    • 発表場所
      東大寺総合文化センター (奈良市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 高分子固定化金属ナノクラスター触媒と反応集積化による効率的合成反応2013

    • 著者名/発表者名
      Miyamura, Hiroyuki
    • 学会等名
      東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 若手研究者セミナー
    • 発表場所
      東京医科歯科大学 生体材料工学研究所
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Powerful organic transformations based on aerobic oxidation and reaction integration using metal nanocluster catalysts2013

    • 著者名/発表者名
      Miyamura, Hiroyuki; Kobayashi, Shu
    • 学会等名
      Reaxys Lecture (第9回平田メモリアルレクチャー併設)
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 固定化金属ナノクラスター触媒による酸素酸化反応と反応集積化を基盤とした有機合成反応の開発2013

    • 著者名/発表者名
      宮村浩之, 小林修
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Amineoxidase-like cooperative catalytic system of metal nanoclusters and catechol derivatives2012

    • 著者名/発表者名
      Miyamura, Hiroyuki; Yuan, Hao; Yoo, Woo-Jin, Kobayashi, Shu
    • 学会等名
      IKCOC-12
    • 発表場所
      Rihga Royal Hotel Kyoto
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Development of highly functionalized nanocatalysts toward integrated synthesis involving aerobic oxidation as a key reaction2012

    • 著者名/発表者名
      Miyamura, Hiroyuki
    • 学会等名
      新学術領域研究「反応集積化の合成化学 革新的手法の開拓と有機物質 創成への展開」平成24年度 第1回成果報告会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Powerful organic transformations catalyzed by polymer incarcerated gold and multimetallic nanoclusters2012

    • 著者名/発表者名
      Miyamura, Hiroyuki; Kobayashi, Shu
    • 学会等名
      Gold 2012
    • 発表場所
      Keio Plasa Hotel Tokyo
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 宮村浩之ー東京大学 大学院理学系研究科 教員情報wiki

    • URL

      http://www.s.u-tokyo.ac.jp/en/people/index.php/MIYAMURA%2C_Hiroyuki

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 有機合成化学研究室

    • URL

      http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/synorg/index_J.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 東京大学大学院理学系研究科有機合成化学研究室

    • URL

      http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/synorg/index_J.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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