2018 Fiscal Year Research-status Report
光触媒作用を利用する水素ガスフリーなヘテロ結合の選択的開裂
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16K18292
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
今村 和也 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 助教 (30750624)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光触媒 / 化学選択的 / 水素化分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
C-O, C-N, C-Sなどの異種元素同士の結合を選択的に開裂させることは，有機合成化学において使用される重要な技術の１つである．その中でも，C-O結合の選択的な開裂は，木から取れるバイオマスである”リグニン”の分解して有用な物質を得るための重要な技術であるため，近年注目されている．本研究は金属ナノ粒子を担持した酸化チタン（M-TiO2）を光触媒として利用しC-O，C-N，C-S結合の選択的な切断を目的とするものである．平成28年度はC-O結合の光触媒的開裂反応に対してパラジウムのナノ粒子を担持したTiO2（Pd-TiO2）が高い活性を示すことを見出した．平成29年度は研究実施計画に従い，本反応系の反応条件を最適化し，様々な基質を使用したを行なった．また平成28年度に予定していたものの，異動に伴って推進が遅れていた金属ナノ粒子の合金化を検討した．これまでにC-O結合とシアノ基のような水素化されやすい官能基を有する化合物を基質として使用し，シアノ基を水素化することなくC-O結合のみを化学選択的に開裂させることに成功した．平成30年度は基質の拡張と置換基効果を検討し，以下の結果を得ることができた．１）これまでの結果をまとめた論文がChemical Communicationsに受理され、Inside Back Coverに選出された．２）基質にアルデヒド基を持つ化合物の化学選択的開裂はポテンシャル的に制御することは不可能であるが，溶媒などの条件を制御することで速度的に選択性を発言させることができた，３）例外はあるものの，電子吸引性基を有する化合物の開裂速度が高いことを見出した．
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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
様々な構造のC-O結合を持つ化合物を基質として使用し，高い化学選択性を発現させることに成功した．今年度の研究成果を化学道場（高知・サンピアセリーズ），日本化学会中四国支部大会（愛媛大学）で発表した．また，これまでの結果をまとめた論文がChemical Communicationsに受理され，Inside Back Coverに選出された．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究予定に速度解析を挙げていたのだが，置換基を変えるとマスバランスが崩れる，誘導基が発現するなどの結果が得られ，予想以上に複雑なメカニズムであることが示唆された．本年度はこれらを詳細に検討し，置換基効果に着目して解析を行う．また，リグニンを基質として使用した時の液相生成物の分析が少なくとも本学では予想以上に困難であるため，C-O結合の開裂に有効な触媒とリグニンからの水素生成反応に有効な触媒の相関の検討，C-S, C-N結合の開裂などを進め，Full Paperにまとめる予定である．
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| Causes of Carryover |
購入予定であった薬品、および消耗品を共同研究室から提供していただくことができた。また、学内の競争的資金を獲得することができ、これで購入した分析機器を本研究でも使用することができた。そのため購入予定であった機器を購入する必要がなくなった。また論文の英文校正費を共同研究者に負担していただけた。以上の理由により次年度使用額が生じた。
研究を進める上で、同定できない生成物がいくつかあったがこれらを分析するための器具が高価であったため断念していた。令和元年度は、分析機器の拡充および国際会議での発表に予算を使用する。
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