| 研究課題/領域番号 |
16206078
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
金田 清臣 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (90029554)
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| 研究分担者 |
海老谷 幸喜 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教授 (50242269)
水垣 共雄 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (50314406)
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| キーワード | グリーンケミストリー / ヒドロキシアパタイト / モンモリロナイト / 酸化反応 / 炭素-炭素結合形成反応 / 脱ハロゲン化反応 / One-pot合成 / 不均一系触媒 |
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| 研究概要 |
本研究では、高度に環境に調和する物質変換プロセスを目指し、ヒドロキシアパタイト、ハイドロタルサイトおよびモンモリロナイトに代表される結晶性無機粘土鉱物の特性を利用した新世代型ハイブリッド触媒を開発している。主に対象とした物質変換は、分子状酸素を酸化剤とする酸化反応、中性条件下での炭素-炭素結合形成、含ハロゲン化合物の脱ハロゲン化反応である。また、複数の反応を同一反応器で連続して進行させるone-pot合成反応へも展開した。以下に成果の概要を述べる。
1)表面にRuカチオンを固定化した層状粘土鉱物ハイドロタルサイト触媒では、分子状酸素によるアルコールの酸化反応とハイドロタルサイト表面塩基点によるアルドール反応を組み合わせた、α-アルキル化ニトリル化合物のone-pot合成を可能とする。また、アルコールとカルボニル化合物からのキノリン類のone-pot合成反応も進行させることができた。
2)生体硬組織の主成分であるヒドロキシアパタイトの表面に固定化したPdイオン種は、容易に粒子径の揃ったPdナノ粒子へと変換され、常圧分子状酸素を酸化剤に用いる各種アルコール類のカルボニル化合物への選択的酸化反応の触媒活性点となる。また、本固定化Pdナノクラスター触媒は、1気圧の水素存在下で、環境汚染物質である含ハロゲン化合物から極めて効率的にハロゲンを除去することができた。
3)モンモリロナイトの層間に固定化したScやCuの単核カチオン種は、水中あるいは無溶媒条件下で効率的にマイケル付加反応を進行させた。特に、Cuイオン交換モンモリロナイト触媒は、Sakurai-Hosomi反応、Diels-Alder反応等の有効な炭素-炭素結合形成反応にも適用が可能であった。
本研究で開発した不均一系触媒は、分離・回収が容易で再使用が可能であるというだけでなく、均一触媒系に比較し、高い活性と選択性を示す特徴がある。
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