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2022 年度 実績報告書

フォトレドックス触媒を活用した高活性水素化触媒システムによる新規有機材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K20530
研究機関名古屋大学

研究代表者

納戸 直木  名古屋大学, 学際統合物質科学研究機構, 助教 (20909949)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2023-03-31
キーワード水素化 / カルボン酸 / イリジウム / 光反応 / 機械学習 / 有機光増感剤
研究実績の概要

最終年度には、前年度に見出したカチオン性イリジウム錯体と光を用いたカルボニル化合物の水素化反応に加えて、「低水素圧下でのカルボン酸の還元反応の開発」、「有機光増感剤の反応性予測を行う機械学習法の開発」という2つのテーマに取り組んだ。
前者では、以前当研究室で開発したカチオン性イリジウム錯体と類似の構造を有する中性イリジウム錯体を新たに開発し、カルボン酸類の水素化反応における触媒活性を調査した。その結果、従来の均一系触媒システムでは4 MPaから8 MPaの水素圧が必要であったカルボン酸類の水素化反応において、開発した新規触媒は0.5 MPaから1 MPaというより実用性の高い反応条件下で反応を進行させられることが分かった。また、共同研究により想定される反応機構の妥当性を計算化学的にも証明することに成功した。以上の内容に関しては現在論文執筆中である。
後者では、特別な配位子を持たない無機ニッケル塩を用いた光触媒的CO結合形成反応(フェノール合成反応)を見出し、本触媒システムにおける有機光増感剤の触媒活性予測を行う機械学習法の開発にも取り組んだ。以上の内容に関する論文は査読付きの国際学術誌への投稿が完了しており(Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202219107.)、現在では「開発した機械学習モデルを活用した新規高活性有機光触媒の開発」という次なる目標の達成に向けてその準備に取りかかっている。
上記の2つの研究結果は、当初の目的とは異なる方向性のものであるが、これを達成する上でも重要な触媒設計的知見の取得や手法の開発につながるものであると考えている。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Machine‐Learning Classification for the Prediction of Catalytic Activity of Organic Photosensitizers in the Nickel(II)‐Salt‐Induced Synthesis of Phenols2023

    • 著者名/発表者名
      Noto Naoki、Yada Akira、Yanai Takeshi、Saito Susumu
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 62 ページ: -

    • DOI

      10.1002/anie.202219107

  • [雑誌論文] Arylamines as More Strongly Reducing Organic Photoredox Catalysts than fac-[Ir(ppy)3]2022

    • 著者名/発表者名
      Noto Naoki、Saito Susumu
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 12 ページ: 15400~15415

    • DOI

      10.1021/acscatal.2c05034

  • [学会発表] 有機触媒の活性予測を行う機械学習モデルの開発2023

    • 著者名/発表者名
      納戸直木
    • 学会等名
      「学術変革領域A:デジタル化による高度精密有機合成の新展開」第3回成果報告会
  • [学会発表] ニッケル触媒を活性化する有機光増感剤の反応性分類モデルの開発2023

    • 著者名/発表者名
      納戸直木、矢田陽、柳井毅、斎藤進
    • 学会等名
      IRCCS成果報告会
  • [学会発表] 無機 Ni(II) 塩を用いたフェノール合成反応における有機光増感剤の反応性分類モデルの開発2022

    • 著者名/発表者名
      納戸直木
    • 学会等名
      「学術変革領域A:デジタル化による高度精密有機合成の新展開」第2回成果報告会
  • [学会発表] 光・ニッケル触媒システムにおける 光増感剤の反応性予測を行う機械学習モデルの開発2022

    • 著者名/発表者名
      納戸直木、矢田陽、斎藤進
    • 学会等名
      第53回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • [学会発表] ニッケル触媒を活性化する有機光増感剤の反応性分類モデルの開発2022

    • 著者名/発表者名
      納戸直木、矢田陽、柳井毅、斎藤進
    • 学会等名
      第15回有機触媒シンポジウム

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公開日: 2023-12-25  

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