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2011 年度 実績報告書

時分割XAFSと組み合わせた種々の分光学ツールによる錯体触媒の反応機構解析

研究課題

研究課題/領域番号 10J03327
研究機関京都大学

研究代表者

朝倉 博行  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

キーワードXAFS / 錯体触媒 / ナノ粒子 / 炭素-酸素結合生成反応
研究概要

本年度は,各種ニッケルナノ粒子を用いた鈴木-宮浦カップリング反応の触媒活性発現を目指して検討を行った.
鈴木-宮浦カップリング反応はパラジウムなどの貴金属により炭素-炭素結合生成反応が進行することが発見され,近年では元素戦略の観点あるいは新規な化学反応の開拓として鉄やニッケルについても検討が進められ,本反応に活性を示すことがわかってきている.本研究では,ニッケルナノ粒子の触媒活性について種々の検討を行ったところ,当初の目的とは異なる炭素-酸素結合生成反応が進行することを見いだした.例えば,様々な機能性高分子あるいは生理活性物質などに炭素-酸素結合あるいは炭素-窒素結合が含まれており,炭素-酸素あるいは炭素-窒素結合生成反応は炭素-炭素結合生成反応と同様に化学合成上きわめて有用な反応である.また,これまでにニッケルナノ粒子を触媒として利用した炭素-酸素結合生成反応の報告はなく,非常に興味深い例であったため,検討を進めた.その結果,ニッケルナノ粒子を用いたアリールハライドとアルコール間の炭素-酸素結合生成反応において,最大70%の収率で目的生成物が得られることがわかった.
また,当初の研究課題である時分割X線吸収分光を用いた錯体触媒の反応機構解析についても,これまで行ってきたニッケル錯体によるアリールハライドのホモカップリング反応についても,更なる検討を加えることで,実験室スケールでの実反応環境下における錯体構造の時間変化を直接追跡することに成功した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度の「研究の目的」は「1.XAFSを用いた反応機構解析,2.1.で得た知見に基づく触媒の改良,3.XAFSを用いた金属ナノ粒子の生成過程及び触媒反応の解析」である.
1.および3.のナノ粒子生成過程に関しては順調に検討が進み,いずれも査読有の国際学術雑誌での掲載が決定している.一方,2.および3.のナノ粒子による触媒反応については検討中であるものの具体的な成果は挙がっていない.ただし,これらの検討中に,これまでに報告のないニッケルナノ粒子による炭素-酸素結合生成反応を見いだしており,全体としておおむね順調に進展していると判断した.

今後の研究の推進方策

本研究の検討中に見いだしたニッケルナノ粒子による炭素-酸素結合生成反応はこれまでに報告がなく,非常に興味深い触媒反応系であるため,この触媒系に関する検討を進めていきたい.また,当研究室では,固体触媒に関する経験が豊富なため,固体触媒に展開することで,新たな反応性の発現(基質適用性の拡大等)やより実用的な反応系の構築(添加剤を減らすことによる触媒系の簡易化)を目指して検討を進めていきたい.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] In situ time-resolved DXAFS study of Rh nanoparticle formation mechanism in ethylene glycol at elevated temperature2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Asakura, Kentaro Teramura, Tetsuya Shishido, Tsunehiro Tanaka, Ning Yan, Chaoxian Xiao, Siyu Yao, Yuan Kou
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 14 ページ: 2983-2990

    • DOI

      10.1039/C2CP23070D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In Situ Time-Resolved XAFS Study of Reaction Mechanism of Bromobenzene Homocoupling Mediated by Ni(COD)(BPY)2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Asakura, Tetsuya Shishido, Tsunehiro Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry A

    • DOI

      10.1021/jp211627v

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Incarceration of (PdO)n and Pdn Clusters via Cage-Templated Synthesis of Hollow Silica Nanoparticles2012

    • 著者名/発表者名
      Kiyotaka Takao, Kosuke Suzuki, Tatsuya Ichijo, Sota Sato, Hiroyuki Asakura, Kentaro Teramura, Kazuo Kato, Tomonori Ohba, Takeshi Morita, Makoto Fujita
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

    • DOI

      10.1002/anie.201201288

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Analysis of Group V, VI, and VII Metal Compounds by XAFS2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Asakura, Tetsuya Shishido, Seiji Yamazoe, Kentaro Teramura, Tsunehiro Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 115 ページ: 23653-23663

    • DOI

      10.1021/jp2034104

    • 査読あり
  • [学会発表] In situ Time-resolved XAFS Study of the Formation Mechanism of Rh NPs in the Presence of Quaternary Ammonium Bromide2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Asakura, Kentaro Teramura, Tsunehiro Tanaka, Ning Yan, Yuan Yuan, Chaoxian Xiao, Siyu Yao, Yuan Kou
    • 学会等名
      International Workshop on Improving Data Quality and Quantity for XAFS experiments (Q2XAFS 2011)
    • 発表場所
      Photon Factory, Tsukuba
    • 年月日
      20111208-20111209
  • [学会発表] In situ時分割XAFSを用いたポリオール還元法によるRhナノ粒子調製の生成過程の追跡2011

    • 著者名/発表者名
      朝倉博行, 寺村謙太郎, Yan Ning, Xiao Chaoxian, Kou Yuan, 宍戸哲也, 田中庸裕
    • 学会等名
      第108回触媒討論会
    • 発表場所
      北見工業大学
    • 年月日
      20110920-20110922
  • [学会発表] In situ時分割XAFSを用いたを用いたRhナノ粒子の生成過程観察2011

    • 著者名/発表者名
      朝倉博行, 寺村謙太郎, 宍戸哲也, 田中庸裕, Yan Ning, Siyu Yao, Xiao Chaoxian, Kou Yuan
    • 学会等名
      第14回XAFS討論会
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      20110909-20110911
  • [学会発表] In situ時分割XAFSを用いたを用いたRhナノ粒子の生成過程観察2011

    • 著者名/発表者名
      朝倉博行, 寺村謙太郎, Yan Ning, Xiao Chaoxian, Kou Yuan, 宍戸哲也, 田中庸裕
    • 学会等名
      第5回触媒道場
    • 発表場所
      関西セミナーハウス
    • 年月日
      20110905-20110906
  • [学会発表] In situ時分割XAFSを用いたを用いたRhナノ粒子の生成過程観察2011

    • 著者名/発表者名
      朝倉博行, 寺村謙太郎, 宍戸哲也, 田中庸裕, Yan Ning, Xiao Chaoxian, Siyu Yao, Kou Yuan
    • 学会等名
      第32回触媒学会若手会「夏の研修会」
    • 発表場所
      開春楼(静岡県浜松市)
    • 年月日
      20110808-20110810
  • [産業財産権] 特許権2012

    • 発明者名
      藤田誠, 佐藤宗太, 鈴木康介, 高尾清貴, 寺村謙太郎, 朝倉博行, 加藤和男
    • 権利者名
      国立大学法人東京大学財団法人高輝度光科学研究センター
    • 産業財産権番号
      特願2012-051403
    • 出願年月日
      2012-03-08

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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