| 研究課題/領域番号 |
16K08188
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| 研究機関 | 兵庫医療大学 |
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研究代表者 |
宮部 豪人 兵庫医療大学, 薬学部, 教授 (10289035)
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| 研究分担者 |
甲谷 繁 兵庫医療大学, 薬学部, 准教授 (00242529)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 有機合成 / 触媒 / 光触媒 / ラジカル / 有機染料 |
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| 研究実績の概要 |
現在のラジカル化学分野においては、ラジカル種の発生に過剰の試薬を用いる場合が多く、環境への負荷が大きい。私たちは、ラジカル合成化学が飛躍的に発展するためには、“ラジカル反応の触媒化”が不可欠であると考えて、触媒化研究に取り組んでいる。私たちは、酸化剤としても還元剤としても働く“光触媒”に着目し、酸化的ラジカルプロセスと還元的ラジカルプロセスを同一反応系内で融合させた“触媒的なラジカル合成反応”の開発を行った。
光触媒として有機染料を活用したアルケン類の酸化反応を検討した。その結果、犠牲試薬として機能する試薬を添加した場合に、目的の酸化反応が収率良く進行することを見出した。例えば、２置換アルケン類の酸化反応では、新規化合物として高度に酸化されたヒロドキシエーテル類が得られた。また、有機合成にほとんど利用されていない“電荷移動錯体”を、ラジカル反応に活用する研究にも取り組んだ。ヨウ素分子とアミンから生成する電荷移動錯体の可能性を検討したところ、目的のラジカル反応に利用できた。特に、電荷移動錯体は、ハーフルオロアルキルラジカルの発生を効率的に触媒することが判明した。また、ヨウ素分子とアミンから目的とする電荷移動錯体が形成されていることは、計算化学から支持された。さらに、不均一系光触媒である酸化チタンの研究では、芳香族ケトンの還元反応を指標に、色素増感型酸化チタン光触媒の開発研究を展開した。
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| 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
有機染料を光触媒として活用する研究では、目的としたアルケン類の酸化反応に、有機染料であるRhodamine類が適応することを確認し、有機染料や犠牲試薬が及ぼす影響について調べた。さらに、これらの結果を踏まえて、本反応の基質一般性などの検討を開始しできた。
目的とした電荷移動錯体の活用研究に関しても、ヨウ素分子I2とアミンから生成する電荷移動錯体が可視光照射下で活性化され、ヨウ素原子移動型ラジカル反応を促進することを確認できた。本反応では、励起した電荷移動錯体が光触媒として働く反応経路とヨウ素ラジカルが発生する反応経路の2つが考えられるが、主経路は後者であると推測している。
色素増感型酸化チタン光触媒の開発研究では、有機染料で修飾した酸化チタン光触媒を作成し、還元反応への適応性と触媒自身の耐久性を調べることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
有機染料を光触媒として活用する研究では、アルケン類の酸化反応の効率化を目指して、さらなる検討を加えると同時に、その反応機構の解明に取り組む。さらに、本研究を発展させ、二つの有機触媒“有機染料と他の有機触媒”が協同的に作用する新しい酸化的触媒反応を開発する。
酸化チタン光触媒を活用する研究では、結合エネルギーの大きい炭素－フッ素結合の切断反応への適応性を調べ、新しい炭素－フッ素結合の活性化反応を開発する。また、光学活性化合物で酸化チタン光触媒を修飾して、これまでにない不斉酸化チタン光触媒を開発する。
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