研究課題
本年度は、申請者がこれまでに得ている分子状酸素を酸化剤とするジオール酸化触媒系の知見から、固定化金ナノ粒子触媒を用いたクリーンな新規物質変換反応についての検討を行った。その結果、固定化金ナノ粒子は、以下に示すエポキシドからアルケンへの還元反応を極めて効率よく進行させる固体触媒となることを見出した。固定化金ナノ粒子触媒を用いたエポキシドからアルケンへの選択的還元反応エポキシドの脱酸素反応によるアルケン合成は有機合成化学において重要な反応である。従来本反応は、有毒なヨウ素や重金属試剤を量論量以上用いて行われており、反応後に大量の廃棄物が生じるという問題があった。これまでに触媒反応系も開発されているが、毒性の高い還元剤を必要とするほか、触媒自身が空気や水分に弱く、さらに低活性であった。本年度の研究においては、塩基性層状無機化合物であるハイドロタルサイト(HT)表面上に金ナノ粒子を固定化したハイドロタルサイト固定化Auナノ粒子(Au/HT)が、アルコールや一酸化炭素、水素を還元剤としたクリーンなエポキシドの脱酸素反応に対して極めて高い触媒活性、選択性を示すことを見出した。他の貴金属(Pd、Rh、Ru、Pt)ナノ粒子固定化触媒を用いても本反応は全く進行しないことから、本触媒能は金ナノ粒子に特有であることがわかった。本反応系において、Au/HTの触媒回転数(TON)はこれまでの報告例と比べ1000倍以上高い値を示し、また種々のエポキシドの脱酸素反応において対応するアルケンを選択率99%以上で与えることがわかった。さらにAu/HTは反応終了後、ろ過により容易に分離・回収可能で、活性、選択性の低下なく再使用できることがわかった。
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