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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Photocatalytic formylation of amine with carbon dioxide

Research Project

Project/Area Number 16K14477
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

吉田 寿雄  京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (80273267)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉田 朋子  大阪市立大学, 複合先端研究機構, 教授 (90283415)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Keywords光触媒 / 二酸化炭素 / アミン
Outline of Annual Research Achievements

環境・資源問題の観点から,再生可能エネルギーをつかって,二酸化炭素を炭素資源として利用し,他の有用な有機化合物に変換する技術の開発が望まれている.そこで太陽エネルギーと光触媒技術を利用することを試みた.本研究では,アミン化合物と二酸化炭素からアルデヒド類化合物を生成させる光触媒系の高効率化と,反応機構の解明を目指した.
始めに,アセトニトリルを溶媒として,ジフェニルアミン(DPA)と二酸化炭素を反応させてジフェニルホルムアルデヒド(DPF)を得る光触媒反応の条件の最適化を行った結果,少量の水を添加し,反応時間を短くした場合にDPF生成の選択率が向上した.次に,様々な溶媒について検討したところ,アセトニトリルを用いた場合のみDPFが得られることが判明した.また,パラジウムを添加した酸化チタン光触媒が比較的高活性を与え,さらにはアルミナ担持パラジウム触媒を共存させるとDPFの選択性と収率が向上した.同位体化合物を用いて反応機構を検討したところ,溶媒と考えていたアセトニトリルが反応に関与していることが分かった.二酸化炭素が存在しないとこの反応は進行せず.二酸化炭素の代わりに一酸化炭素を系内に導入しても生成物は得られないので,反応は一酸化炭素の生成を経由しないといえる.以上のことから,アセトニトリルが酸化されて生成したシアノメチルラジカルが,アミンと酸塩基相互作用により活性化された二酸化炭素に反応することによって, DPFが生成したと提案することができた.
さらに,他の芳香環を含むアミン類においても同様な光触媒反応が進行することも確認できた.今後は推定された反応機構をもとに,本系を発展させる予定である.

  • Research Products

    (31 results)

All 2018 2017

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Direct cross-coupling between alkenes and tetrahydrofuran with a platinum-loaded titanium oxide photocatalyst2018

    • Author(s)
      Tyagi Akanksha、Yamamoto Akira、Yamamoto Muneaki、Yoshida Tomoko、Yoshida Hisao
    • Journal Title

      Catalysis Science & Technology

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1039/C8CY00129D

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visible-light-induced photocatalytic benzene/cyclohexane cross-coupling utilizing a ligand-to-metal charge transfer benzene complex adsorbed on titanium oxides2018

    • Author(s)
      Yamamoto A.、Ohara T.、Yoshida H.
    • Journal Title

      Catalysis Science & Technology

      Volume: 8 Pages: 2046~2050

    • DOI

      10.1039/c7cy02566a

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dehydrogenative lactonization of diols with a platinum-loaded titanium oxide photocatalyst2017

    • Author(s)
      Wada Emiko、Tyagi Akanksha、Yamamoto Akira、Yoshida Hisao
    • Journal Title

      Photochemical & Photobiological Sciences

      Volume: 16 Pages: 1744~1748

    • DOI

      10.1039/c7pp00258k

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bifunctional property of Pt nanoparticles deposited on TiO2 for the photocatalytic sp3C?sp3C cross-coupling reactions between THF and alkanes2017

    • Author(s)
      Tyagi Akanksha、Yamamoto Akira、Kato Tatsuhisa、Yoshida Hisao
    • Journal Title

      Catalysis Science & Technology

      Volume: 7 Pages: 2616~2623

    • DOI

      10.1039/C7CY00535K

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct cyanomethylation of aliphatic and aromatic hydrocarbons with acetonitrile over a metal loaded titanium oxide photocatalyst2017

    • Author(s)
      Wada Emiko、Takeuchi Tomoaki、Fujimura Yuki、Tyagi Akanksha、Kato Tatsuhisa、Yoshida Hisao
    • Journal Title

      Catalysis Science & Technology

      Volume: 7 Pages: 2457~2466

    • DOI

      10.1039/c7cy00365j

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ピリジン酸化チタン表面錯合体による光励起クロスカップリング2018

    • Author(s)
      浪花 晋平,山本 旭,吉田 寿雄
    • Organizer
      第121回触媒討論会
  • [Presentation] フラックス法により調製したチタン酸カルシウム光触媒の構造と二酸化炭素の光還元活性2018

    • Author(s)
      安齋 亮彦,山本 旭,吉田 寿雄
    • Organizer
      第121回触媒討論会
  • [Presentation] Optimization of silver-loaded sodium titanate photocatalyst for the reduction of carbon dioxide with water2018

    • Author(s)
      Zhu Xing, Akira Yamamoto, Hisao Yoshida
    • Organizer
      日本化学会 第98春季年会
  • [Presentation] カチオンドープチタン酸カルシウム光触媒による二酸化炭素還元反応2018

    • Author(s)
      清弘 泰三,安齋 亮彦,山本 旭,吉田 寿雄
    • Organizer
      日本化学会 第98春季年会
  • [Presentation] Selective cross-coupling of heteroaromatic compounds over titanium oxide photocatalyst2017

    • Author(s)
      Shimpei Naniwa, Akira Yamamoto, Hisao Yoshida
    • Organizer
      Photocatalysis 2 & SIEMME’23
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study of structure and activity of calcium titanate for photocatalytic reduction of CO22017

    • Author(s)
      Akihiko Anzai, Akira Yamamoto, Hisao Yoshida
    • Organizer
      Photocatalysis 2 & SIEMME’23
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 酸化チタン表面錯合体光励起による芳香族化合物の選択的直接クロスカップリング2017

    • Author(s)
      浪花 晋平,山本 旭,吉田 寿雄
    • Organizer
      第36回 固体・表面光化学討論会
  • [Presentation] Room temperature Ullman coupling of aryl halides by metal loaded TiO2 photocatalysis2017

    • Author(s)
      Akanksha Tyagi, Akira Yamamoto, Hisao Yoshida
    • Organizer
      第36回 固体・表面光化学討論会
  • [Presentation] フラックス法により調製したチタン酸カルシウム光触媒の構造と二酸化炭素の光還元活性2017

    • Author(s)
      安齋 亮彦,山本 旭,吉田 寿雄
    • Organizer
      第36回 固体・表面光化学討論会
  • [Presentation] Photocatalytic conversion of CO2 by water over Ag-modified Na2Ti6O132017

    • Author(s)
      Xing Zhu, Akira Yamamoto, Hisao Yoshida
    • Organizer
      第36回 固体・表面光化学討論会
  • [Presentation] Photocatalytic Reduction of Carbon Dioxide with Silver Loaded Titanate Photocatalysts2017

    • Author(s)
      Hisao Yoshida
    • Organizer
      OKCAT2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Efficient room temperature photocatalytic Ullmann coupling of aryl halides2017

    • Author(s)
      Akanksha Tyagi, Akira Yamamoto, Hisao Yoshida
    • Organizer
      第10回触媒表面化学研究発表会
  • [Presentation] Photoreduction of carbon dioxide with water over Ag-modified Na2Ti6O132017

    • Author(s)
      Xing Zhu, Akira Yamamoto, Hisao Yoshida
    • Organizer
      第10回触媒表面化学研究発表会
  • [Presentation] Photocatalysis in various chemical reactions2017

    • Author(s)
      Hisao Yoshida
    • Organizer
      International Conference of the Indonesian Chemical Society 2017 (ICICS2017)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Photocatalytic organic synthesis with titanium oxide photocatalyst2017

    • Author(s)
      Hisao Yoshida
    • Organizer
      Guest Lecture Series in Material Chemistry for Energy Health and Environment
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 二酸化炭素光還元 反応におけるチタン酸カルシウム光触媒の構造と活性2017

    • Author(s)
      安齋 亮彦,山本 旭,吉田 寿雄
    • Organizer
      第120回触媒討論会
  • [Presentation] 酸化チタン光触媒を用いた含窒素芳香族化合物の選択的直接クロスカップリング2017

    • Author(s)
      浪花 晋平,山本 旭,吉田 寿雄
    • Organizer
      第120回触媒討論会
  • [Presentation] Photocatalytic cyanomethylation of hydrocarbons with acetonitrile over metal loaded titanium oxide2017

    • Author(s)
      H. Yoshida, E. Wada, T. Takeuchi, Y. Fujimura, T. Kato
    • Organizer
      EUROPACAT2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Highly selective photocatalytic reduction of carbon dioxide with water over silver-modified calcium titanate2017

    • Author(s)
      Akihiko Anzai, Naoto Fukuo, Akira Yamamoto, Hisao Yoshida
    • Organizer
      EUROPACAT2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pt/TiO2 hybrid catalysts for the sp3C-sp3C cross-coupling reaction between cyclohexane and tetrahydrofuran2017

    • Author(s)
      Akanksha Tyagi, Akira Yamamoto, Hisao Yoshida
    • Organizer
      EUROPACAT2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Direct cross-coupling between cyclohexane and pyridine over metal loaded titanium oxide photocatalyst2017

    • Author(s)
      Shimpei Naniwa, Tomoyuki Ohara, Akira Yamamoto, Hisao Yoshida
    • Organizer
      EUROPACAT2017
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光触媒を用いた有機化学反応の開発とその反応機構2017

    • Author(s)
      吉田寿雄
    • Organizer
      第36回 光がかかわる触媒化学シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] フラックス法によって調製したチタン酸カルシウムの構造と二酸化炭素光還元活性2017

    • Author(s)
      安齊亮彦,山本旭,吉田寿雄
    • Organizer
      第36回 光がかかわる触媒化学シンポジウム
  • [Presentation] 酸化チタン光触媒を用いた含窒素芳香族化合物の選択的クロスカップリング2017

    • Author(s)
      浪花晋平,山本旭,吉田寿雄
    • Organizer
      第36回 光がかかわる触媒化学シンポジウム
  • [Presentation] 光触媒によるあたらしい有機化学反応2017

    • Author(s)
      吉田寿雄
    • Organizer
      第8回触媒科学研究発表会
    • Invited
  • [Presentation] Sodium hexatitanate photocatalysts prepared by a flux method for CO2 reduction with water2017

    • Author(s)
      H. Yoshida, M. Sato, N. Fukuo, L. Zhang, Y. Yamamoto, T. Yoshida, T. Morikawa, T. Kajino, M. Sakano, T. Sekito, S. Matsumoto, H. Hirata
    • Organizer
      16th Korea-Japan Symposium on Catalysis & 3rd International Symposium of Institute for Catalysis
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-12-17  

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