2021 Fiscal Year Final Research Report

Elucidation of crystal plane-selective photoasymmetric hydrogenation reaction on shape-controlled titanium oxide nanocrystals

Research Project

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Project/Area Number	19K05681
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 36020:Energy-related chemistry
Research Institution	Hyogo University of Health Sciences
Principal Investigator	Shigeru Kohtani 兵庫医療大学, 薬学部, 教授 (00242529)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	宮部豪人兵庫医療大学, 薬学部, 教授 (10289035) 川島祥兵庫医療大学, 薬学部, 助教 (60775724) 長谷川靖哉北海道大学, 工学研究院, 教授 (80324797) 北川裕一北海道大学, 化学反応創成研究拠点, 特任講師 (90740093)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	光触媒 / 不斉反応 / 酸化チタン / 有機合成 / エナンチオ選択性 / キラル認識剤 / アナタース / 結晶面
Outline of Final Research Achievements	In this study, we investigated the enantioselective asymmetric induction mechanism by chiral organic compounds co-adsorbed to TiO2 in the photoasymmetric hydrogenation reaction from an aromatic ketone such as 2-acetonaphtone (2-NP) to a chiral secondary alcohol (2-NPOH) having an asymmetric carbon. Achievement (1): The newly discovered chiral co-adsorbent 2-amino-1-phenyethanol (PhEA) was found to be stably acted in the 2-NP hydrogenation reaction, and showed high yield and relatively strong enantioselectivity. Achievement (2): It was clarified that the enantioselectivity of this reaction does not depend only on the proportion of the crystal surface, but is also strongly influenced stereochemically by adsorption of fluoride ions.
Free Research Field	触媒化学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	半導体光触媒の固体表面反応場、特にTiO2光触媒を有機合成反応に利用するメリットは、(a) 特有の化学反応を引き起こすことが可能、(b) 生成物の分離・精製が容易、(c) 化学的に安定で回収や再利用が可能、(d) 安価、(e) ヒトや環境にほとんど無害であり、大量に使用したり廃棄しても問題にならない、などが挙げられる。近年、TiO2アナタース微結晶の形状制御と酸化還元反応における面選択性の研究が活発に行われいる。本研究の成果は、半導体光触媒の分野において表面化学と不斉立体化学を融合した新しい概念を当該学術分野に吹き込むと共に、将来的に医薬品合成などへの社会的な波及効果が期待される。