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本応募研究課題では、応募者がその端緒を見出しているフラビン分子を有機分子触媒とする酸素酸化反応を基盤として、次世代の実用的酸素酸化触媒およびこれを利用した未来型の酸素酸化分子変換システムを開発することを目的としている。具体的には固相担体にフラビン分子触媒を固定化することにより触媒の合成および精製を容易にし、回収・再利用を可能にすると同時に、固相担体自体への機能性反応場の導入により、反応場に由来する高活性化・高選択性など触媒自体の高機能化を達成する。
本年度はこれまで過剰量の亜硝酸ナトリウムと過塩素酸を必要としていたカチオン性フラビンの合成について検討し、これらを必要としない簡便で大量合成可能な新手法の確立を達成した。具体的にはまず、これまで亜硝酸ナトリウムを必要としていたN5位アルキル還元型フラビンの酸化過程を空気酸化に置き換えることに成功した。また、不安定でその精製法が限られており、結晶性の過塩素酸塩としての単離・精製を与儀なくされていた単離工程に関して、陽イオン交換樹脂上のスルホン酸残基を対アニオンとして樹脂上に担持する手法を開発し、過塩素酸を必要とせず、単純な洗浄による単離・生成を可能とした。これらにより、カチオン性フラビンを安全かつ簡便に大量に合成する手法を確立した。
本手法で合成したカチオン性フラビンの触媒としての利用についても検討し、使用時の前処理を工夫することにより、結晶として単離したカチオン性フラビンに匹敵する触媒活性を発揮することを明らかにした。
これらと並行して、フラビン分子触媒の新たな機能の開発について検討し、フラビン分子がフォトレドックス触媒として機能することを明らかにした。これは、これまで主に遷移金属錯体を利用して行われていたフォトレドックス触媒反応を単純なフラビン分子で行える可能性を示すものである。
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