可視光駆動型の新奇光レドックス触媒系の創製と高分子材料への展開

可见光驱动的新型光学氧化还原催化剂体系的构建及其在高分子材料中的应用

• 批准号: 22K14736
• 负责人: 岡本 衆資
• 金额: $ 3万
• 依托单位: University of Shizuoka
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14736/
• 关键词: 光レドックス触媒; 炭素－炭素結合生成反応; 有機色素; 環状化合物; 光触媒; 高分子触媒

太陽光に多く含まれる可視光エネルギーの有効的な利用方法が求められているが、可視光領域を吸収できる化合物の数は、紫外領域を吸収できる化合物に比べてかなり少ないことが課題である。吸収波長の長波長化を実現するうえでは、共役系の拡張ならびに芳香族部位同士を互いに規則正しく配列した分子設計が重要とされている。これらの手法を駆使することで、紫外領域に吸収帯をもつ芳香族化合物の可視光吸収が可能となる。こうした知見をもと、本研究では芳香族部位が規則的に配列したカリックスアーレンやシクロファンのような環状化合物の構造上の特徴を活かした可視光駆動型の新規光レドックス触媒系の構築を目指した。本研究を遂行するうえで、２つのテーマ（テーマ①：可視光駆動型光レドックス触媒能を示す有機色素の開拓、テーマ②：テーマ①を基盤とした環状化合物の合成と光レドックス触媒活性の評価）を設定して取り組んでいく。本年度では、テーマ①に重点を置いた研究に取り組んできた。本年度の成果として、これまで低い光レドックス触媒活性を示すことが報告されてきた有機色素をもとに、高い光レドックス触媒活性を示す誘導体の合成を完遂したところにある。具体的な光レドックス触媒反応への応用として、合成した触媒を用いた芳香族カルボニル化合物ならびにイミン化合物の還元的カップリング反応を検討し、高収率でジオール類ならびにジアミン類が得られることを明らかにした。同時に、どのような種類の置換基の導入が触媒反応に効率的に寄与するかについても明らかにした。現在は、得られた知見をもとに目的の環状化合物の合成に取り組んでいる。

需要一种有效的方法来利用可见光能量，可见光能量在阳光中丰富，但一个问题是能够吸收可见光的化合物的数量比能够吸收紫外线的化合物的数量少得多。为了实现更长的吸收波长，共轭体系的扩展和芳香族部分规则排列的分子设计被认为很重要。通过充分利用这些技术，可以使在紫外区域具有吸收带的芳香族化合物吸收可见光。基于这些发现，本研究旨在构建一种新型可见光驱动的光氧化还原催化剂体系，该体系利用杯芳烃和环芳烃等环状化合物的结构特征，其中芳香族部分规则排列。在开展这项研究时，我们主要围绕两个主题进行：主题①：具有可见光驱动光氧化还原催化能力的有机染料的开发；主题②：基于主题①的环状化合物的合成及光氧化还原催化活性的评价）和工作。在它上面。今年，我们围绕主题1进行了研究。本财年的结果是，我们已经完成了一种具有高光氧化还原催化活性的衍生物的合成，该衍生物基于据报道表现出低光氧化还原催化活性的有机染料。作为特定光氧化还原催化反应的应用，我们研究了使用合成的催化剂进行芳香族羰基化合物和亚胺化合物的还原偶联反应，发现可以高收率地获得二醇和二胺。同时，我们还阐明了什么样的取代基引入能够有效地促进催化反应。目前，他正在根据所获得的知识进行目标环状化合物的合成。