| 研究課題/領域番号 |
18K05124
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
南川 慶二 徳島大学, 教養教育院, 教授 (70250959)
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| 研究分担者 |
今田 泰嗣 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (60183191)
荒川 幸弘 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 助教 (70709203)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 有機分子触媒 / フラビニウム塩 / 酸素酸化反応 / 過酸化水素酸化反応 / 酸化反応 / フラビン / 担持型触媒 / フロー反応系 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、①レジン担持アロキサジン型フラビン触媒All+・resin- 合成法の確立、②All+・resin- を用いるメタルフリー触媒的酸化反応の開発と効率的な触媒再利用性の実証、③All+・resin- を用いるフロー反応系での酸化反応の開発を目標とし、All+・resin- の実用化を目指している。
All+・resin- の合成法確立【①】は前年度に達成しており、本年度はアロキサジン骨格の７位及び８位に各種置換基を導入した新たなAll+・resin- の合成に展開した。All+・resin- の触媒機能の開拓【②】に関しては、前年度に達成した過酸化水素を末端酸化剤とするスルフィドの酸化反応とシクロブタノンのBaeyer-Villiger酸化反応に加え、アダマンタンのBaeyer-Villiger酸化反応、アミンの酸化反応、べンズアルデヒドのDakin酸化に対する触媒活性を明らかにした。さらに7位、8位に導入した置換基に由来するアロキサジン骨格の電子状態が触媒活性に与える影響を反応別に検討し、新たな触媒設計の指針を得た。並行して、All+・resin- の回収・再利用性を評価し、スルフィドの酸化反応およびシクロブタノンのBaeyer-Villiger酸化反応で高い回収・再利用性を明らかにし、フロー反応系での酸化反応の開発【③】への手掛かりを得た。一方で、アミンの酸化反応では基質の塩基性のため回収・再利用に適さないことを明らかにした。
分子状酸素を末端酸化剤とする酸素酸化反応に関しては、塩基性のヒドラジンを必要としないBaeyer-Villiger酸素酸化反応における高い触媒活性を明らかにしたが、レジン上に残存するSO3Naによる触媒作用が競合している可能性が示唆されたため、次年度は残存するSO3HをSO3Rへと変換した触媒を合成して触媒活性の評価を行うこととした。
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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
アロキサジン骨格上に置換基を有する新規レジン担持アロキサジン型フラビン触媒の合成【①】を達成しており、これまでに合成したレジン担持型アロキサジン型フラビン触媒が、過酸化水素を末端酸化剤とするアダマンタンのBaeyer-Villiger酸化反応、アミンの酸化反応、べンズアルデヒドのDakin酸化、分子状酸素を末端酸化剤とするシクロブタノンのBaeyer-Villiger反応に対して高い触媒活性を有することを明らかにしている【②】。また、一部の反応においてはAll+・resin- の高い回収・再利用を確認しており、All+・resin- のフロー反応系への展開【③】へとつながる知見を得ている。
以上より当初の計画に対しておおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度までの研究進捗状況を踏まえ、研究概要に示した①～③の課題に対して、以下に示す計画で研究を推進する予定である。
レジン担持アロキサジン型フラビン触媒の合成【①】に関しては、次年度も分子設計に基づいた新規All+・resin- の合成を行う。また、これまでに合成したAll+・resin- について、レジン上のSO3H基をSO3R基に変換する効率の良い方法を確立する。
All+・resin- を用いるメタルフリー触媒的酸化反応の開発【②】に関しては、引き続き適用可能な触媒反応の拡大を図る。特に、酸素酸化反応への展開を重点的に検討するとともに、回収・再利用性を検討する。
フロー反応系への展開【③】に関しては、今年度までの研究で高い回収・再利用性を確認しているスルフィドの酸化反応およびシクロブタノンのBaeyer-Villiger酸化反応から検討を開始する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
理由: 消耗品(溶媒・手袋)が3月に納品となり、支払が完了していないため。
使用計画: 消耗品(溶媒・手袋)の支払が4月に完了する予定である。
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