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2013 年度 実績報告書

金属ナノクラスター触媒による酸化的アミド合成の開発と新規ナノマテリアルの創成

研究課題

研究課題/領域番号 24750035
研究機関東京大学

研究代表者

宮村 浩之  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 特任助教 (00548943)

キーワード固相触媒 / 金属ナノクラスター / アミド合成 / 酸素酸化 / 協調触媒系 / 金触媒 / hydrogen autotransfer / Lewis酸
研究概要

本年度はまず,高分子カルセランド型Au, Au-Co, -Fe, -Niナノ粒子を用いるアルコールとアミンからの酸化的アミド化反応の基質一般性の拡大について検討を行った.その結果,チエニル基,アルキニル基,カルボキシル基を有する基質,様々な環状二級アミンを用いた場合にも高い収率で目的のアミドが得られた.また,上記の二元金属ナノ粒子触媒の電子顕微鏡による詳細な観測を行ったところ,いずれの場合も金と鉄族元素が別々のクラスターを同一担体中に形成しており,そのような触媒構造がアミド選択性に重要であることを見いだした.
一方,アルデヒドとアミンからの分子状酸素を酸化剤とする酸化的アミド合成の検討を行った.その結果,Auナノ粒子触媒を用いアルデヒドを定速添加することでアミドが良好な選択性で得られた.さらなる検討の結果,5-10 nmのやや大きいサイズの粒子を用いることで非常に高い選択性でアミドが得られた.これは金属ナノ粒子の粒子サイズにより反応の選択性が制御される興味深い反応系である.
さらに,一級アミドとアルコールのhydrogen autotransfer機構による二級アミド合成の検討を行なった.本反応は,出発物質と生成物の酸化還元状態が一致し,酸化剤や還元剤の添加が必要でないことから,グリーンケミストリーの概念に適合した反応系である.一方,アミドの低い求核性から,アミドを用いるhydrogen autotransferは困難で今まで実現が難しく,数例の報告があるのみであった.高分子カルセランド型Au-Pd合金ナノ粒子触媒を用いたところ,良好な収率で二級アミドが合成できた.さらに反応効率の向上をめざし,種々添加剤を検討したところLewis酸としてBa(OTf)2を用いることで定量的に目的の二級アミドが合成できた.本触媒系は金属ナノ粒子とLewis酸の共同効果による興味深い反応系である.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Tandem Oxidative Processes Catalyzed by Polymer-Incarcerated Multimetallic Nanoclusters with Molecular Oxygen2014

    • 著者名/発表者名
      Miyamura Hiroyuki, Kobayashi Shū
    • 雑誌名

      Acc. Chem. Res.

      巻: 47 ページ: 1054-1066

    • DOI

      10.1021/ar400224f

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chiral metal nanoparticle-catalyzed asymmetric C-C bond formation reactions2014

    • 著者名/発表者名
      Yasukawa Tomohiro, Miyamura Hiroyuki, Kobayashi Shū
    • 雑誌名

      Chem. Soc. Rev.

      巻: 43 ページ: 1450-1461

    • DOI

      10.1039/C3CS60298B

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Amidation from Alcohols and Amines through a Tandem Oxidation Process Catalyzed by Heterogeneous-Polymer-Incarcerated Gold Nanoparticles under Aerobic Conditions2013

    • 著者名/発表者名
      Soulé Jean-François, Miyamura Hiroyuki, Kobayashi Shū
    • 雑誌名

      Chem. Asian J.

      巻: 8 ページ: 2614-2626

    • DOI

      10.1002/asia.201300733

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Copolymer-Incarcerated Nickel Nanoparticles with N-Heterocyclic Carbene Precursors as Active Cross-Linking Agents for Corriu-Kumada-Tamao Reaction2013

    • 著者名/発表者名
      Soule, Jean-Francois, Miyamura, Hiroyuki and Kobayashi, Shu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 135 ページ: 10602-10605

    • DOI

      10.1021/ja404006w

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A heterogeneous layered bifunctional catalyst for the integration of aerobic oxidation and asymmetric C-C bond formation2013

    • 著者名/発表者名
      Miyamura, Hiroyuki, Choo, Gerald C. Y., Yasukawa, Tomohiro, Yoo, Woo-Jin and Kobayashi, Shu
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 49 ページ: 9917-9919

    • DOI

      10.1039/C3CC46204H

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polymer-Incarcerated Metals: Highly Reactive, Recoverable, and Multifunctional Nanocluster Catalysts for Organic Synthesis2013

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, Shu and Miyamura, Hiroyuki
    • 雑誌名

      Aldrichimica Acta

      巻: 46 ページ: 3-19

    • 査読あり
  • [学会発表] Aerobic oxidative aromatization catalyzed by polymer incarcerated gold nanocluster2014

    • 著者名/発表者名
      宮村浩之,小林修
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学 (名古屋市)
    • 年月日
      20140329-20140329
  • [学会発表] 多機能金属ナノ粒子触媒 ~ Innovation and creation in heterogeneous catalysis inspired by Reaxys PhD Prize2014

    • 著者名/発表者名
      宮村浩之
    • 学会等名
      Reaxys Prize Club Symposium in Japan 2014(日本化学会第94春季年会併設)
    • 発表場所
      名古屋大学 (名古屋市)
    • 年月日
      20140328-20140328
    • 招待講演
  • [学会発表] 多機能固相触媒としての高分子カルセランド型金属ナノ粒子2013

    • 著者名/発表者名
      宮村浩之
    • 学会等名
      2013年度中国四国支部高分子講演会
    • 発表場所
      鳥取大学 (鳥取市)
    • 年月日
      20131220-20131220
    • 招待講演
  • [学会発表] Amide synthesis through tandem oxidative process catalyzed by polymer incarcerated metal nanoclusters2013

    • 著者名/発表者名
      Miyamura, Hiroyuki, Soule, Jean-Francois, Kobayashi, Shu
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Intergrated Synthesis (ISIS-8)
    • 発表場所
      東大寺総合文化センター (奈良市)
    • 年月日
      20131129-20131201
  • [学会発表] Polymer-incarcerated metal nanoclusters-Multifunctional heterogeneous catalysts-2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Miyamura
    • 学会等名
      Intergroup Seminar, ETH Zurich
    • 発表場所
      ETH Zurich, Switzerland
    • 年月日
      20130925-20130925
    • 招待講演
  • [学会発表] Selective amides and imines synthesis from alcohols and amines by metal nanoclusters using molecular oxygen2013

    • 著者名/発表者名
      Miyamura, Hiroyuki, Soule, Jean-Francois, Kobayashi, Shu
    • 学会等名
      The Reaxys Inspiring Chemistry Conference 2013
    • 発表場所
      Sunstar Hotel Grindelwald, Switzerland
    • 年月日
      20130924-20130924
  • [備考] 宮村浩之ー東京大学 大学院理学系研究科 教員情報wiki

    • URL

      http://www.s.u-tokyo.ac.jp/en/people/index.php/MIYAMURA%2C_Hiroyuki

  • [備考] 有機合成化学研究室

    • URL

      http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/synorg/index_J.html

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公開日: 2015-05-28  

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