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2015 年度 実施状況報告書

固体触媒と均一系触媒の融合による二酸化炭素固定化反応の新手法創出

研究課題

研究課題/領域番号 15K13755
研究機関京都大学

研究代表者

藤原 哲晶  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30374698)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード二酸化炭素 / コバルト / ニッケル / アリールトリフラート / アルケニルトリフラート
研究実績の概要

二酸化炭素を炭素源として有用な有機化合物へと変換する触媒的合成反応は,炭素資源の有効利用が求められている次世代の物質合成として注目されている.本申請課題では,光エネルギーから電子を取り出し,この電子を炭素-炭素結合形成を伴う二酸化炭素固定化反応の駆動力として利用する遷移金属錯体ー固体触媒の複合系触媒の開発を目的として研究を進めている.
本年度は,これらの基礎的にな知見を得る目的で,二酸化炭素固定化を実現するための遷移金属錯体触媒反応の開発を中心に行った.その結果,ニッケルならびにコバルト錯体を用いて,還元剤として不均一系のマンガン単体を利用することにより,アリールまたはアルケニルトリフラートの炭素ー酸素結合の切断を経るカルボキシル化反応が効率良く進行することを見出した.本反応は1気圧の二酸化炭素雰囲気下において効率良く進行し,様々な基質に適用可能であることを見出した.中でも,立体的に込み入ったアリールトリフラートを基質とする反応に適用でき,対応する安息香酸誘導体が良好な収率で得られた.
また,これらの反応においては,二座の窒素系配位子が有効であることが示され,これは光触媒担体に担持する新規配位子を設計・合成する上で重要な指針が得られた.一方で,この反応の還元駆動力をマンガン単体から光エネルギーを駆動力とする反応系へと適用することを試みたが,これまでのところ目的とするカルボキシル化反応は進行していない.更なる検討が必要である.

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

本申請課題では,光エネルギーから電子を取り出し,この電子を炭素-炭素結合形成を伴う二酸化炭素固定化反応の駆動力として利用する遷移金属錯体触媒系の開発を目的とする.初年度において,新しい二酸化炭素固定化反応の開発に成功していることから,概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

これまでの所,光エネルギーを駆動力とする反応系へと適用を試みたが,これまでのところ目的とするカルボキシル化反応は進行していない.1つの要因は,半導体光触媒の選択ではないかと考えている.今後,光触媒を専門とする研究者と議論し,最適な触媒系を探索する.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Cobalt- and Nickel-Catalyzed Carboxylation of Alkenyl and Sterically Hindered Aryl Triflates Utilizing CO22015

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Nogi, Tetsuaki Fujihara, Jun Terao, Yasushi Tsuji
    • 雑誌名

      J. Org. Chem.

      巻: 80 ページ: 11618-11623

    • DOI

      10.1021/acs.joc.5b02307

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Reductive Coupling Reaction of Alkynes, Acrylates and Carbon Dioxide under Cobalt Catalysis2015

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Nogi, Tetsuaki Fujihara, Jun Terao and Yasushi Tsuji
    • 学会等名
      The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      Hawaii
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] コバルト触媒による二酸化炭素を用いたアルキンのカルボキシ亜鉛化反応2015

    • 著者名/発表者名
      野木馨介,藤原哲晶,寺尾潤,辻康之
    • 学会等名
      第62回有機金属化学討論会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-07 – 2015-09-09
  • [学会発表] 遷移金属錯体触媒を用いる二酸化炭素固定化反応の開発2015

    • 著者名/発表者名
      藤原哲晶
    • 学会等名
      触媒学会ファインケミカルズ合成触媒研究会セミナー
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2015-05-22 – 2015-05-22
    • 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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