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2018 年度 実績報告書

固体表面への機能集積による有機分子触媒反応の高効率化

公募研究

研究領域高難度物質変換反応の開発を指向した精密制御反応場の創出
研究課題/領域番号 18H04242
研究機関東京工業大学

研究代表者

本倉 健  東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (90444067)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード固定化触媒 / 担持触媒 / 有機分子触媒 / 表面協奏効果
研究実績の概要

今年度の研究では、固体表面の特異な反応場を利用した有機分子、金属錯体、あるいは表面官能基が関与する触媒反応の加速効果の解明を目指した。有機分子触媒を酸化物表面に固定化した触媒では、固定化後の触媒の種々分光法による構造解析や組成分析を行い、固定による構造変化の有無について解析を実施中である。種々の固定化方法を試み、それらが触媒活性および選択性に及ぼす影響を共同研究によって調査している。さらに、有機分子だけでなく、金属錯体を固定化した際の構造解析も同様に実施し、担体の表面官能基と錯体の協奏的な触媒作用によってアリル化反応が加速されることを見出した。特に、アリル化剤の中でも反応性が低く活性化が難しいとされているアリルアルコールの反応において、シリカ表面のSi-OH基の弱酸性質によってC-O結合の開裂が促されることを見出し、水のみを副生成物とする求核剤アリル化反応を実現した。固定化触媒であるため、反応後の分離も容易であり、実用性の高い合成反応系が確立できつつある。本成果に関しては既に論文を投稿、受理されており、学術誌の表紙に採択されるなど国内外で高く評価されている。加えて、有機分子そのものの新しい触媒作用に関しても研究を進めており、関連する総説論文を2件発表している。特に、シンプルなアンモニウム塩触媒が二酸化炭素の転換反応へ利用できることを既に見出しており、来年度へ向けて、これらの有機分子触媒の固定化と、固体表面での協奏的触媒作用について研究を進めてゆく。

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

平成30年度の研究において、有機合成反応における活性を維持した状態での固体表面への有機分子触媒の固定化手法についてはほぼ確立することができ、それらの構造解析についても進めることができた。加えて、金属触媒を用いる系において固体表面で発現する新たな触媒作用を見出し、国際誌へ論文発表をすることができた。この発見は、有機分子触媒においても同様な表面協奏効果の発現へ向けて重要であると考えられる。さらに、有機分子触媒が液相で示す二酸化炭素変換反応における新たな触媒作用を発見し、この触媒系に関する総説論文を発表することができた。以上より、当該研究課題はおおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

2019年度の研究では、これまでに開発した固定化有機分子触媒の構造解析をさらに進展させるとともに、共同研究を通して触媒の調製方法や構造が、触媒活性および選択性に与える影響を明らかにし、さらなる高活性触媒の合成を試みる。既に高活性を維持した状態での固定化には成功しており、さらに研究を推進し、成果の発表を行いたい。加えて、昨年度の研究で見出した金属触媒における表面加速効果や、二酸化炭素変換に活性な有機分子触媒の固体表面への導入も行い、担体表面で発現する特異な触媒作用に関する研究を推進する予定である。

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 4件、 招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Utrecht University(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      Utrecht University
  • [雑誌論文] Silica Support-Enhanced Pd-Catalyzed Allylation using Allylic Alcohols2018

    • 著者名/発表者名
      Ken Motokura, Marika Ikeda, Minjune Kim, Kiyotaka Nakajima, Sae Kawashima, Masayuki Nambo, Wang-Jae Chun, Shinji Tanaka
    • 雑誌名

      ChemCatChem

      巻: 10 ページ: 4536-4544

    • DOI

      10.1002/cctc.201801097

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variable-Temperature XAFS Analysis of SiO2-Supported Pd-Bisphosphine Complexes with/without Co-Immobilized Organic Functionalit2018

    • 著者名/発表者名
      Ken Motokura, Yohei Uemura, Wang-Jae Chun
    • 雑誌名

      Topics in Catalysis

      巻: 61 ページ: 1408-1413

    • DOI

      10.1007/s11244-018-1042-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transformative Reduction of Carbon Dioxide through Organocatalysis with Silanes2018

    • 著者名/発表者名
      Ria Ayu Pramudita and Ken Motokura
    • 雑誌名

      Green Chemistry

      巻: 20 ページ: 4834-4843

    • DOI

      10.1039/C8GC02052C

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Conversion of Carbon Dioxide with Si-based Reducing Agents Catalyzed by Metal Complexes and Salts2018

    • 著者名/発表者名
      Ken Motokura and Ria Ayu Pramudita
    • 雑誌名

      The Chemical Record

      巻: - ページ: in press

    • DOI

      10.1002/tcr.201800076

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 活性点集積型触媒の開発と高効率有機反応への展開2018

    • 著者名/発表者名
      本倉健
    • 雑誌名

      触媒 “60周年記念企画:奨励賞受賞者・公募企画受賞者の研究紹介”

      巻: 60 ページ: 211

  • [学会発表] Efficient Organic Reactions by Concerted Catalysis of Metal Complexes on Silica Surface2019

    • 著者名/発表者名
      Ken Motokura
    • 学会等名
      2019 Japan-China Advanced Materials and Nanotechology Symposium -2019 Tokyo Tech- Tsinghua Univ. Joint Symposium and Advanced Materials-
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ギ酸塩を触媒とする二酸化炭素のヒドロシリル化反応2019

    • 著者名/発表者名
      本倉健・中川智尋・Pramudita Ria Ayu・眞中雄一
    • 学会等名
      第123回触媒討論会
  • [学会発表] 水のみを副生成物とする求核剤アリル化反応における固定化Pd錯体と添加塩基の触媒作用2019

    • 著者名/発表者名
      川嶋 沙依・南保 雅之・眞中 雄一・本倉 健
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
  • [学会発表] フェニルホウ酸の1,4-付加反応に高活性を示すメソポーラスシリカ固定化Rh錯体-有機塩基触媒の開発2019

    • 著者名/発表者名
      橋口 滉平・前田 恭吾・田 旺帝・南保 雅之・眞中 雄一・本倉 健
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
  • [学会発表] シリカ固定Ir錯体の協奏的触媒作用による芳香族C-Hホウ素化反応の促進2019

    • 著者名/発表者名
      前田 恭吾・上村 洋平・田 旺帝・眞中 雄一・本倉 健
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
  • [学会発表] ギ酸塩触媒とケイ素系還元剤を用いたCO2資源化反応2019

    • 著者名/発表者名
      中川 智尋・PRAMUDITA Ria Ayu・眞中 雄一・本倉 健
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
  • [学会発表] Polystyrene-Supported Formate Catalyst for Transformative Reduction of Carbon Dioxide to Formic Acid with Silanes2019

    • 著者名/発表者名
      PRAMUDITA, Ria Ayu; NAKAGAWA, Chihiro; MANAKA, Yuichi; MOTOKURA, Ken
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
  • [学会発表] ギ酸塩触媒によるケイ素系還元剤を用いたCO2変換反応2019

    • 著者名/発表者名
      中川 智尋・PRAMUDITA Ria Ayu・眞中 雄一・本倉 健
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
  • [学会発表] フェニルホウ酸の1,4-付加反応におけるメソポーラスシリカ固定化Rh錯体の協奏的触媒作用2019

    • 著者名/発表者名
      橋口 滉平・前田 恭吾・田 旺帝・南保 雅之・眞中 雄一・本倉 健
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
  • [学会発表] Ir錯体-有機官能基固定触媒を用いた芳香族C-Hホウ素化反応2019

    • 著者名/発表者名
      前田 恭吾・上村 洋平・田 旺帝・眞中 雄一・本倉 健
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
  • [学会発表] 固定化Pd錯体と添加塩基によるメソ細孔内での求核剤アリル化反応の促進2019

    • 著者名/発表者名
      川嶋 沙依・南保 雅之・眞中 雄一・本倉 健
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
  • [学会発表] 固定化Rh錯体-第四級アンモニウム塩触媒による末端シリル化アルキルカーボネートのワンポット合成2019

    • 著者名/発表者名
      宮下 昂大・前田 恭吾・稲津 晃司・眞中 雄一・本倉 健
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
  • [学会発表] トリフェニルホウ素の生成を経由するフェニルホウ酸とクロロアレーンのカップリング反応経路2019

    • 著者名/発表者名
      福田 拓磨・眞中 雄一・本倉 健
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会
  • [学会発表] Efficient Hydrosilylation and Allylation by Concerted Catalysis of Metal Complexes on Silica Surface2018

    • 著者名/発表者名
      Ken Motokura
    • 学会等名
      The International Symposium on Catalysis and Fine Chemicals 2018 (C&FC2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 活性点集積型触媒によるファインケミカルズ合成2018

    • 著者名/発表者名
      本倉 健
    • 学会等名
      JPIJS講演会(石油学会ジュニアソサイアティ)
    • 招待講演
  • [学会発表] Concerted Catalysis by Immobilized Metal Complex on Silica for Hydrosilylation and Allylation2018

    • 著者名/発表者名
      Ken Motokura
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
  • [学会発表] Concerted Catalysis of Pd Complex on Mesoporous Silica Surface for Acceleration of Allylation of Nucleophiles2018

    • 著者名/発表者名
      Ken Motokura, Marika Ikeda, Masayuki Nambo, Wang-Jae Chun, Kiyotaka Nakajima, Shinji Tanaka
    • 学会等名
      The 8th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology (TOCAT8)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Concerted Catalysis by Immobilized Metal Complex on Silica Surface for Efficient Hydrosilylation and Allylation2018

    • 著者名/発表者名
      Ken Motokura
    • 学会等名
      2018 International Symposium on Advancement and Prospect of Catalysis Science & Technology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 固体表面における金属錯体と有機分子の協奏効果を利用した高効率触媒反応2018

    • 著者名/発表者名
      本倉 健
    • 学会等名
      新学術領域研究「精密制御反応場」第5回公開シンポジウム
  • [学会発表] シリカ固定化Pd錯体の温度可変XAFSによる構造解析結果と触媒活性との関連2018

    • 著者名/発表者名
      福田拓磨・上村洋平・松村大樹・池田まりか・南保雅之・田 旺帝・本倉 健
    • 学会等名
      日本化学会第8回CSJ化学フェスタ2018
  • [学会発表] フェニルホウ酸の1,4-付加反応におけるメソポーラスシリカ固定化Rh錯体の触媒作用2018

    • 著者名/発表者名
      橋口滉平・前田恭吾・田 旺帝・本倉 健
    • 学会等名
      日本化学会第8回CSJ化学フェスタ2018
  • [学会発表] 第三級アミンの共存固定によるシリカ表面Rh錯体の微細構造変化によるヒドロシリル化反応活性の向上2018

    • 著者名/発表者名
      前田恭吾・上村洋平・田 旺帝・本倉 健
    • 学会等名
      日本化学会第8回CSJ化学フェスタ2018
  • [学会発表] ケイ素系還元剤による二酸化炭素の変換反応におけるギ酸塩の触媒作用2018

    • 著者名/発表者名
      本倉 健, Pramudita Ria Ayu, 中川智尋, 眞中雄一
    • 学会等名
      石油学会 創立60周年記念東京大会(第48回石油・石油化学討論会)
  • [備考] 新学術領域 高難度物質変換反応の開発を指向した精密制御反応場の創出

    • URL

      https://precisely-designed-catalyst.lili-a.com/user/member/detail?id=114&lang=ja

  • [備考] 本倉・眞中研究室

    • URL

      https://www.motokura.org/

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公開日: 2019-12-27  

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