| 研究課題/領域番号 |
26620089
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
永島 英夫 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (50159076)
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| 研究分担者 |
高 磊 九州大学, エネルギー基盤技術国際教育研究センター, 学術研究員 (40637550) [辞退]
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 金属ナノ粒子 / ハイパーブランチポリマー / アンモニウム塩 / 遷移金属 / 二相系触媒 / 水素化 / カウンターイオン交換 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、特殊構造高分子であるハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩を保護剤とした金属ナノ粒子触媒を開発し、そのアンモニウム塩、金属表面、水の3つの要素で活性、選択性を制御する「相間移動ナノ粒子触媒反応場」仮説をもとに高活性、高選択的反応を可能とする、金属ナノ粒子触媒の開発を目的として、研究を実施した。3か年の研究期間を通じて、金属元素の多様化、アンモニウム塩修飾法の確立をおこない、この成果をもとに、ナノ粒子触媒反応場と水による反応加速効果を、ケトンの水素化、アルケンおよび芳香族化合物の水素化、ニトロ化合物の水素化の3つの反応で系統的に検討した。
多様な金属ナノ粒子の合成については、ハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩は優れた保護剤であり、金、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウムの貴金属と、鉄、コバルト、ニッケル、銅の非貴金属にも適用できることを明らかにした。また、アンモニウム塩の修飾法を確立し、カウンターアニオンがクロリドであるハイパーブランチポリスチレンアンモニウム塩から、スルホン酸塩、カルボン酸塩へと変換する方法を確立した。
これらを用いた触媒的水素化反応を検討した結果、アルケンの水素化が、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム触媒で、芳香族化合物の水素化がルテニウム触媒で温和な条件で進行した。極性化合物であるケトンとニトロ基の還元においては、白金触媒を用いた場合、プロトン性極性溶媒中での加速効果が見られ、とくにケトンでは水の効果が大きいことが明らかとなった。平成27年度から28年度において集中実施したニトロ基の還元反応では、これまでで最高活性の触媒を開発したのみならず、ヒドロキシアミンの選択合成や二相系繰り返し再利用を達成した。キラルなハイパーブランチポリマーアンモニウム塩を用いるケトンの水素化を検討し、低いが不斉誘起が観察された。
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