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2020 年度 実績報告書

再生可能資源有効利用に向けた触媒的結合開裂反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H05259
研究機関東京大学

研究代表者

野崎 京子  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60222197)

研究期間 (年度) 2018-06-11 – 2023-03-31
キーワード再生可能資源 / 触媒 / 還元 / 結合開裂
研究実績の概要

本研究は、再生可能な炭素資源から基礎化成品を得るために必要な、高酸化状態にある炭素の還元、触媒的結合開裂反応の開発を目的とし、①炭素ー酸素結合の還元的開裂、②炭素ー炭素結合の開裂の二つの反応に注目して触媒を開発している。2020年度は、以下の成果を挙げた。
①炭素ー酸素結合の還元的開裂 前年度までの研究で、リン酸アルミニウム担体に担持した白金触媒が、無保護のフェノール類の炭素―酸素結合の還元的開裂に効果的であることを見つけた。今年度は、この反応の機構を詳細に調べた。担体にリン酸を含まないものでは活性が低下したため、単にアルミニウムの酸性だけが効いているのではなく、リン酸塩によるフェノールの活性化の重要性が明らかとなり、「固体触媒表面での金属―配位子協働作用」がサポートされた。また、本系はエーテル類の加水素分解にも有効だった。

②炭素ー炭素結合の開裂 カルボン酸の脱炭酸反応を検討する中で、担持金属触媒とN-oxylラジカルの混合触媒が、酸素を酸化剤として用い、エチルベンゼンから選択的にスチレンを与えることを明らかにした。この反応は種々の置換基をもつ基質にも展開可能であった。反応はベンジル位水素の引き抜きによって開始されていると考えられる。

③バイオマスモデル化合物への応用 前年度までにリグニンアルファ-O-4 構造のモデル化合物の加水素分解に有効だった触媒をより複雑なバイオマス素生成物を対象とした研究に展開した。まず、固体状のバイオマス粗分解生成物と固体触媒の効率的な混合を目指し、担当学生が共同研究先の京都大学に滞在し、ボールミルによる混合等も検討したが、現在のところ、いずれの試みも顕著な分子量低下には至っていない。

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

①炭素ー酸素結合の切断については順調に研究が進んでいる。また、②についても新たな触媒反応を確立するに至っている。③については、検討対象となるリグニン誘導体と、その反応結果の評価系を確立できた。

今後の研究の推進方策

①については芳香族炭素ー酸素結合に限定せず、今後は脂肪族炭素ー酸素結合への展開を図る。また、②については現在までに見つけたアルカンの酸素酸化触媒の反応機構の解明を通じて炭素ー炭素結合のラジカル的開裂に展開していく。③については、不均一系触媒と並行させて、均一系触媒も検討していく。

備考

東京大学 野崎研究室
http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nozakilab/?msclkid=47031b70cf6811ec9a4c23a46a5d771f

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Reversible PtII-CH3 Deuteration without Methane Loss: Metal-Ligand Cooperation vs Ligand-Assisted PtII-Protonation2021

    • 著者名/発表者名
      Pal Shrinwantu、Nozaki Kyoko、Vedernikov Andrei N.、Love Jennifer A.
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 ページ: 2960~2969

    • DOI

      10.1039/D0SC06518H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Umpolung of B-H Bonds by Metal-Ligand Cooperation with Cyclopentadienone Iridium Complexes2020

    • 著者名/発表者名
      Higashi Takuya、Kusumoto Shuhei、Nozaki Kyoko
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 60 ページ: 2844~2848

    • DOI

      10.1002/anie.202011322

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Expedient Synthetic Identification of a P‐Stereogenic Ligand Motif for the Palladium‐Catalyzed Preparation of Isotactic Polar Polypropylenes2020

    • 著者名/発表者名
      Seidel Falk William、Tomizawa Izumi、Nozaki Kyoko
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 ページ: 22591~22601

    • DOI

      10.1002/anie.202009027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of and Structural Insights into Contact Ion Pair and Solvent-Separated Ion Pair Diphenyliridate Complexes2020

    • 著者名/発表者名
      Iwasaki Takanori、Akaiwa Toshikazu、Hirooka Yuko、Pal Shrinwantu、Nozaki Kyoko、Kambe Nobuaki
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 39 ページ: 3077~3081

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.0c00446

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heavy Metal-Free Fischer-Tropsch Type Reaction: Sequential Homologation of Alkylborane Using a Combination of CO and Hydrides as Methylene Source2020

    • 著者名/発表者名
      Phanopoulos Andreas、Pal Shrinwantu、Kawakami Takafumi、Nozaki Kyoko
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 142 ページ: 14064~14068

    • DOI

      10.1021/jacs.0c06580

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alternating Copolymerization of CO2 and Cyclohexene Oxide Catalyzed by Cobalt-Lanthanide Mixed Multinuclear Complexes2020

    • 著者名/発表者名
      Asaba Hiroki、Iwasaki Takanori、Hatazawa Masahiro、Deng Jingyuan、Nagae Haruki、Mashima Kazushi、Nozaki Kyoko
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 59 ページ: 7928~7933

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.0c01156

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aluminum Porphyrins with Quaternary Ammonium Halides as Catalysts for Copolymerization of Cyclohexene Oxide and CO2: Metal-Ligand Cooperative Catalysis2020

    • 著者名/発表者名
      Deng Jingyuan、Ratanasak Manussada、Sako Yuma、Tokuda Hideki、Maeda Chihiro、Hasegawa Jun-ya、Nozaki Kyoko、Ema Tadashi
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 11 ページ: 5669~5675

    • DOI

      10.1039/D0SC01609H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metal-Metal Cooperative Bond Activation by Heterobimetallic Alkyl, Aryl, and Acetylide PtII/CuI Complexes2020

    • 著者名/発表者名
      Deolka Shubham、Rivada-Wheelaghan Orestes、Aristiz?bal Sandra L.、Fayzullin Robert R.、Pal Shrinwantu、Nozaki Kyoko、Khaskin Eugene、Khusnutdinova Julia R.
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 11 ページ: 5494~5502

    • DOI

      10.1039/D0SC00646G

    • 査読あり
  • [学会発表] Analysis of Catalytic Performance by Machine Learning for Understanding of Ethylene/Methyl Acrylate Copolymerization Catalyzed by Palladium/Phosphine-Sulfonate Complexes.2020

    • 著者名/発表者名
      秋田 隼平・Jin-Yao Guo・Matthew Sigman・野崎 京子
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会 オンライン
  • [学会発表] Selective Hydrogenolysis of Ethers by Al(PO3)3-Supported Pt Nanoparticles. Kang Yuan2020

    • 著者名/発表者名
      Kang Yuan・金 雄傑・野崎 京子
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会 オンライン
  • [学会発表] ジボリルメチルアニオンを有するPCPピンサーイリジウム錯体の合成と反応性2020

    • 著者名/発表者名
      岸野 真道・高岡 咲都子・楠本 周平・野崎 京子
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会 オンライン
  • [学会発表] Selective Hydrogenolysis of Phenols to Arenes by Metal-Support Cooperation2020

    • 著者名/発表者名
      月村 梨緒・金 雄傑・相原 健司・三浦 大樹・宍戸 哲也・野崎 京子
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会 オンライン
  • [学会発表] 電子求引基置換シクロペンタジエノン配位子を有するロジウム錯体の合成とニトリルとの反応性2020

    • 著者名/発表者名
      平尾 政紀・楠本 周平・野崎 京子
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会 オンライン
  • [学会発表] Heavy-Metal-Free Fischer-Tropsch Type Reaction.2020

    • 著者名/発表者名
      Shrinwantu Pal・Andreas Phanapoulos・川上 貴史・野崎 京子
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会 オンライン
  • [学会発表] ホスフィン-ホスフィニン-ホスフィンピンサーイリジウム錯体の合成と反応性2020

    • 著者名/発表者名
      正田 浩一朗・楠本 周平・野崎 京子
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会 オンライン
  • [学会発表] Cleavage of C-H Bonds by Cyclopentadienone Iridium Complex.2020

    • 著者名/発表者名
      東 拓也・楠本 周平・野崎 京子
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会 オンライン
  • [学会発表] Heterolytic Cleavage of H2 for Hydrogenation/Hydrogenolysis of Polar Bonds2020

    • 著者名/発表者名
      Kyoko Nozaki
    • 学会等名
      UniSysCat Colloquium, Online
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metal-Ligand Cooperative Bond Cleavage/Formation and their Catalytic Applications with Cyclopentadienone Metal Complexes.2020

    • 著者名/発表者名
      東 拓也
    • 学会等名
      第11回大津会議
  • [学会発表] 次世代原料の利用を目指す後周期遷移金属触媒の開発2020

    • 著者名/発表者名
      野崎京子
    • 学会等名
      第30回記念 万有福岡シンポジウム 持続可能な社会を支える有機合成化学, オンライン
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metal-Support Cooperation in Pt/Al(PO3)3 for Selective Hydrogenolysis of Ethers.2020

    • 著者名/発表者名
      Kang Yuan・Jin Xiongjie・野崎 京子
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020 オンライン ポスター
  • [学会発表] シクロペンタジエノン8族・9族金属錯体を用いたリグニンモデル化合物中β-O-4構造のC-C結合及びC-O結合切断反応2020

    • 著者名/発表者名
      岸野 真道・楠本 周平・野崎 京子
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020 オンライン ポスター
  • [学会発表] Pt/Al(PO3)3 触媒によるフェノール類からアレーンへの選択的加水素分解反応2020

    • 著者名/発表者名
      月村 梨緒・金 雄傑・野崎 京子
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020 オンライン ポスター
  • [学会発表] Umpolung of B-H Bonds by Metal-Ligand Cooperation.2020

    • 著者名/発表者名
      東 拓也・楠本 周平・野崎 京子
    • 学会等名
      錯体化学会第70回討論会 オンライン
  • [学会発表] 金属-担体協働触媒作用によるフェノール類からアレーンへの選択的加水素分解反応2020

    • 著者名/発表者名
      月村 梨緒・金 雄傑・野崎 京子
    • 学会等名
      第126回触媒討論会 オンライン
  • [学会発表] Homogeneous Catalysis for Organic Synthesis and Polymer Synthesis2020

    • 著者名/発表者名
      Kyoko Nozaki
    • 学会等名
      The Gilbert Stork Lecture, Columbia University, NY, US,
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] シクロペンタジエノン8族・9族錯体を用いたリグニンモデル化合物中β-O-4構造の結合切断反応2020

    • 著者名/発表者名
      岸野 真道・楠本 周平・野崎 京子
    • 学会等名
      第9回JACI/GSCシンポジウム オンライン ポスター

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公開日: 2022-12-28  

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