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2022 年度 実績報告書

ナノ粒子-酸化物クラスター複合触媒による新規C-H結合官能基化

研究課題

研究課題/領域番号 21K14460
研究機関東京大学

研究代表者

谷田部 孝文  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60875532)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワードナノ粒子 / C-H結合活性化 / 協奏的触媒作用 / 吸着制御 / 脱水素芳香環形成 / DFT計算 / アクセプターレス脱水素 / 酸化物クラスター
研究実績の概要

本研究の目的は、多点吸着や協奏的電子移動が可能なナノ粒子触媒上に特異なC-H結合活性化やプロトン共役多電子移動を可能にする酸化物クラスターを複合化させた、従来の錯体分子触媒とは全く異なるナノ粒子-酸化物クラスター複合触媒を利用し、新しい選択性を示す高効率C-H結合官能基化を実現することである。
2022年度は、(1)Mg(OH)2担持Mg(OH)x-on-Pd(0)ナノ粒子触媒によるアンモニアを窒素源としたアクセプターレス脱水素芳香環形成を経る第一級アニリンの高選択的合成、(2)高いC-H結合活性化能を示すナノ粒子-酸化物クラスター複合触媒による高効率脱水素反応を指向した計算化学的提案と実験的合成およびその触媒作用の検討、を行った。(1)については、Mg(OH)2およびPd(0)ナノ粒子の協奏的触媒作用により中間体イミンのC-H結合を高効率に脱水素したことと、Mg(OH)x-on-Pd(0)ナノ粒子構造によって中間体イミンをPdに選択吸着させたことが鍵となり、未踏の高選択的第一級アニリン合成を実現した。(2)については、Pd(II)-O-Au(0)活性点構造のルイス酸-ブレンステッド塩基ペアが基質を同時活性化し高効率にC-H結合活性化をするという前年度得られた知見を活かし、DFT計算でPd(II)-O-Au(0)よりさらに高効率にC-H結合活性化可能な活性種を提案し実際にその合成・反応を試みた。
関連して、酸化物とナノ粒子の相互作用を利用し、(3)チオエステルの担持Pd(0)あるいはNi(0)ナノ粒子触媒による脱カルボニル反応、(4)CeO2担持Ni(0)ナノ触媒によるベンジル位選択的脱水素シリル化反応、(5)ナノ粒子触媒による脱水素芳香環形成によるm-フェニレンジアミン選択合成、(6)ナノ粒子触媒による脱水素芳香環形成によるアゾベンゼン選択合成等を開発した。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Heterogeneously Catalyzed Decarbonylation of Thioesters by Supported Nanoparticle Catalysts2023

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Takehiro、Yatabe Takafumi、Yamaguchi Kazuya
    • 雑誌名

      ChemRxiv

      巻: none ページ: none

    • DOI

      10.26434/chemrxiv-2023-jn276

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Heterogeneously Catalyzed Selective Acceptorless Dehydrogenative Aromatization to Primary Anilines from Ammonia via Concerted Catalysis and Adsorption Control2023

    • 著者名/発表者名
      Li Hui、Yatabe Takafumi、Takayama Satoshi、Yamaguchi Kazuya
    • 雑誌名

      JACS Au

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.1021/jacsau.3c00049

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Decarbonylation of 1,2-Diketones to Diaryl Ketones via Oxidative Addition Enabled by an Electron-Deficient Au-Pd Nanoparticle Catalyst2022

    • 著者名/発表者名
      Matsuyama Takehiro、Yatabe Takafumi、Yabe Tomohiro、Yamaguchi Kazuya
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 12 ページ: 13600~13608

    • DOI

      10.1021/acscatal.2c03729

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regiospecific α-methylene functionalisation of tertiary amines with alkynes via Au-catalysed concerted one-proton/two-electron transfer to O22022

    • 著者名/発表者名
      Yatabe Takafumi、Yamaguchi Kazuya
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 ページ: 6505

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34176-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Auナノ粒子触媒による酸素分子への協奏的二電子一プロトン移動を経る第三級アミンのα-メチレン基特異的アルキニル化反応2023

    • 著者名/発表者名
      谷田部 孝文, 山口 和也
    • 学会等名
      触媒学会第131回触媒討論会
  • [学会発表] CeO2担持Niナノ粒子触媒を用いたアクセプターレス脱水素芳香環形成反応2023

    • 著者名/発表者名
      松山 剛大, 谷田部 孝文, 矢部 智宏, 山口 和也
    • 学会等名
      触媒学会第131回触媒討論会
  • [学会発表] Auナノ粒子触媒による位置選択的第三級アミン酸素酸化の反応機構とエナミノン合成への応用2023

    • 著者名/発表者名
      谷田部 孝文, 金元 俊輔, 舩見 悠太, 山口 和也
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] NiあるいはPd触媒を用いたC-S結合切断を伴う脱カルボニルおよびメタセシス反応2023

    • 著者名/発表者名
      松山 剛大, 谷田部 孝文, 矢部 智宏, 山口 和也
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] 多座配位型ポリオキソメタレートで修飾した金属ナノ粒子触媒の開発2023

    • 著者名/発表者名
      夏 康, 谷田部 孝文, 米里 健太郎, 矢部 智宏, 吉川 聡一, 山添 誠司, 中田 彩子, 鈴木 康介, 山口 和也
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] 担持Auナノ粒子触媒を用いた酸化的脱水素芳香環形成によるm-フェニレンジアミン誘導体の選択的合成2023

    • 著者名/発表者名
      木村 平蔵, 谷田部 孝文, 竹井 大輔, 山口 和也
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] CeO2担持Ni触媒によるベンジル位選択的脱水素シリル化反応2023

    • 著者名/発表者名
      虞 晴, 谷田部 孝文, 松山 剛大, 古森 将也, 矢部 智弘, 山口 和也
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] ヒドラジンを利用したアゾベンゼンへの選択的脱水素芳香環形成反応2023

    • 著者名/発表者名
      林 威辰, 谷田部 孝文, 山口 和也
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] 金ナノ粒子触媒によるタンデム酸化を経る第三級アミンを基質とした選択的エナミノン合成2022

    • 著者名/発表者名
      金元 俊輔, 谷田部 孝文, 舩見 悠太, 山口 和也
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [学会発表] 機能集積型CeO2担持Au-Pd合金ナノ粒子触媒を用いたジアリール1,2-ジケトンの脱カルボニル反応2022

    • 著者名/発表者名
      松山 剛大, 谷田部 孝文, 矢部 智宏, 山口 和也
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [学会発表] 脱水素芳香環形成反応によるヒドラジンを利用したアゾベンゼンまたはアニリンの選択的合成2022

    • 著者名/発表者名
      林 威辰, 谷田部 孝文, 山口 和也
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [学会発表] 担持Niナノ粒子触媒を用いたベンジル位脱水素シリル化反応2022

    • 著者名/発表者名
      虞 晴, 谷田部 孝文, 松山 剛大, 古森 将也, 矢部 智弘, 山口 和也
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [学会発表] 金属ナノ粒子触媒によるm-置換アニリン類の選択的one-pot合成2022

    • 著者名/発表者名
      木村 平蔵, 谷田部 孝文, 竹井 大輔, 山口 和也
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [学会発表] 多欠損型ポリオキソメタレートで修飾したアニオン性担持金ナノ粒子触媒の開発2022

    • 著者名/発表者名
      夏 康, 谷田部 孝文, 米里 健太郎, 矢部 智宏, 吉川 聡一, 山添 誠司, 中田 彩子, 鈴木 康介, 山口 和也
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [学会発表] 担持Pdナノ粒子触媒を用いたアクセプターレス脱水素芳香環形成を鍵とするNH3を窒素源とした選択的第一級アニリン合成2022

    • 著者名/発表者名
      李 輝, 谷田部 孝文, 高山 聡, 山口 和也
    • 学会等名
      触媒学会第130回触媒討論会
  • [学会発表] 機能集積型Au-Pd合金ナノ粒子触媒を用いたジアリール1,2-ジケトンの脱カルボニル反応2022

    • 著者名/発表者名
      松山 剛大, 谷田部 孝文, 矢部 智宏, 山口 和也
    • 学会等名
      触媒学会第130回触媒討論会
  • [学会発表] N-ヒドロキシフタルイミドおよび担持Pd複合触媒によるアミドのα酸素化反応2022

    • 著者名/発表者名
      谷田部 孝文, 八村 信輝, 若林 空良, 竹井 大輔, 山口 和也
    • 学会等名
      触媒学会第130回触媒討論会
  • [学会発表] 多欠損型ポリオキソメタレートで修飾したアニオン性担持金ナノ粒子触媒2022

    • 著者名/発表者名
      夏 康, 谷田部 孝文, 米里 健太郎, 矢部 智宏, 吉川 聡一, 山添 誠司, 中田 彩子, 鈴木 康介, 山口 和也
    • 学会等名
      触媒学会第130回触媒討論会
  • [学会発表] Regiospecific α-methylene C-H functionalization of tertiary amines with alkynes catalyzed by supported gold nanoparticles and zinc salts2022

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Yatabe, Kazuya Yamaguchi
    • 学会等名
      TOCAT9
    • 国際学会
  • [学会発表] Aerobic α,β-dehydrogenation of ketones using Pd/Au/CeO2 catalyst and its mechanistic insights2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Takei, Takafumi Yatabe, Tomohiro Yabe, Ray Miyazaki, Jun-ya Hasegawa, Kazuya Yamaguchi
    • 学会等名
      TOCAT9
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of primary anilines via acceptorless dehydrogenative aromatization catalyzed by supported Pd nanoparticles using NH3 as a nitrogen source2022

    • 著者名/発表者名
      Hui Li, Takafumi Yatabe, Satoshi Takayama, Kazuya Yamaguchi
    • 学会等名
      TOCAT9
    • 国際学会
  • [学会発表] Heterogeneously catalyzed selective decarbonylation of aldehydes by highly dispersed non-electron-rich Ni(0) nanospecies supported on CeO22022

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Matsuyama, Takafumi Yatabe, Tomohiro Yabe, Kazuya Yamaguchi
    • 学会等名
      TOCAT9
    • 国際学会
  • [学会発表] Au-Pd合金ナノ粒子触媒を用いた1,2-ジケトンの脱カルボニル反応2022

    • 著者名/発表者名
      松山 剛大, 谷田部 孝文, 矢部 智宏, 山口 和也
    • 学会等名
      第120回有機合成シンポジウム
  • [学会発表] 触媒的脱水素芳香環形成を鍵とするアンモニアを直接窒素源とした芳香族アミン類の新規環境調和型選択合成プロセスの開発2022

    • 著者名/発表者名
      谷田部 孝文, 李 輝, 高山 聡, 山口 和也
    • 学会等名
      石油学会第64回年会
  • [学会発表] 脱水素芳香環形成反応によるヒドラジンを利用した選択的アゾベンゼン合成2022

    • 著者名/発表者名
      林 威辰, 谷田部 孝文, 山口 和也
    • 学会等名
      第26回JPIJS ポスターセッション
  • [学会発表] ポリオキソメタレート修飾した金ナノ粒子触媒の創製2022

    • 著者名/発表者名
      夏 康, 谷田部 孝文, 米里 健太郎, 矢部 智宏, 山添 誠司, 鈴木 康介, 山口 和也
    • 学会等名
      第26回JPIJS ポスターセッション

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公開日: 2023-12-25  

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