2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of High Performance Acid–Base Combined Nanocatalysts
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15H05755
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
石原 一彰 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40221759)
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2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 酸塩基複合化学 / ナノ触媒 / 均一触媒 / 分子認識 / 選択性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸塩基複合化学を基盤にナノサイズの超分子触媒を精密設計し、その触媒活性中心近傍に所望の反応遷移状態を安定化するための反応場を構築し、高活性・高選択性を制御することを研究目的として実施した。2018年度の主な成果を以下に記す。
(1)アミド脱水縮合触媒として比較的安価かつ活性の高い2,4-ビス（トリフルオロメチル）フェニルボロン酸を開発した。また、この触媒の活性種は二量体無水物であることをESI-MS分析によって明らかにした。
(2)キラルアミドリン酸エステルとハロ琥珀酸イミドをそれぞれ塩基触媒、酸として用いるエナンチオ選択的ヨードエーテル環化反応及びヨードアザ環化反応を開発した。ヨウ素の酸塩基二重活性化が本反応の鍵であることをX線結晶構造解析によって明らかにした。
(3)チオウレアを塩基触媒にin situでIClを発生させ、選択的なヨードクロロ化反応を開発した。チオウレアとI2とNCSから生じる活性中間体のX線結晶構造解析に成功した。
(4)ボロン酸、キラルビナフトール由来の配位子、トリス（ペンタフルオロフェニル）ボロンの３成分からキラル超分子触媒をin situで調製し、プロパルギルアルデヒドとシクロペンタジエンとのエナンチオ選択的かつ基質選択的Diles-Alder反応を開発した。超分子触媒の活性中心近傍に深い反応空間を構築し、その中でマルチ選択的に反応を制御することに初めて成功した。これはいわば基質や生成物に応じたテーラーメイド型超分子触媒の創製である。
(5)キラルビスリン酸触媒を設計し、その分子内水素結合ネットワークによって増強した酸性プロトンが活性中心となるアザ-Friedel-Crafts反応を開発した。これは言わば酵素の水素結合ネットワークをモデル化した成果として注目される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画以上に、酸塩基複合化学を基盤に高機能触媒を幾つも開発し論文発表することができた。具体的には、2,4-ビス（トリフルオロメチル）フェニルボロン酸触媒の活性種が二量体無水物であることをESI-MS分析によって明らかにしたことである。これは想定外の結果であり、これをヒントにさらなる触媒設計を進めて、より高活性な触媒開発を目指して次年度も継続的に研究を遂行したい。
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| Strategy for Future Research Activity |
酸塩基複合化学を基盤により精密に触媒を設計し、マルチ選択的反応を制御できるように研究を推進していく。
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