新規高機能性固体触媒の設計および環境調和型物質変換プロセスの構築

新型高功能固体催化剂设计及环保材料转化工艺构建

• 批准号: 03J04077
• 负责人: 森 浩亮
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J04077/
• 关键词: 無機結晶性化合物; 高機能性固体触媒; 環境調和型触媒反応系; ハイドロキシアパタイト; 酸化反応; 炭素炭素形成反応; 不斉反応; 環境調和型反応系; 炭素炭素結合形成反応

本申請研究では、金属酸化物等の無機結晶性化合物の諸特性に基づいて設計した高機能性固体触媒による環境調和型反応系の開発を目的としている。特に、固体表面を触媒活性種の配位子として捉え、活性金属種の電子状態、配位環境を精密に制御することを目指す。具体的には、ハイドロキシアパタイトのイオン交換能、吸着能に基づき、触媒活性種となる遷移金属を固定化し、分子・原子レベルで精密制御された不均一系触媒の開発を行った。また、これら合成した触媒を、各種有機合成反応に用いその機能を評価した。対象とした反応は、酸素分子、過酸化水素を酸化剤とする、オレフィン類のエポキシ化反応、C-H結合の酸素化反応などの高難度酸化反応、およびPd触媒を用いたHeck、Suzuki反応、希土類金属触媒によるクロスアルドール反応などの炭素-炭素結合形成反応である。また、医薬品など高付加価値化合物の合成に有用な固体不斉触媒反応系を開発した。さらに、種々の分光学的手法(UV-VIS、NMR、ESR、XRD、TEM、XPS、XANES/EXAFS)を駆使した反応活性点近傍の構造解析を通して、その優れた触媒機能と分子・原子レベルでの構造との相関を明らかにした。本研究で行った新規不均一系触媒の創製は、触媒設計分野のみならず、高機能性材料の創製を目指すナノテクノロジーの幅広い分野においても重要な知見を与えたといえる。本申請研究の成果は学術雑誌へ既に投稿済であり、またサクラメント(アメリカ合衆国)で開催された国際学会でも発表を行った。

本研究应用的目的是开发一种环境友好的反应系统，使用根据金属氧化物等无机晶体化合物的特性设计的高功能固体催化剂。特别是，我们的目标是通过将固体表面视为催化活性物质的配体来精确控制活性金属物质的电子态和配位环境。具体而言，我们基于羟基磷灰石的离子交换和吸附能力，固定化过渡金属作为催化活性物种，开发了一种在分子和原子水平上精确控制的多相催化剂。此外，这些合成的催化剂被用于各种有机合成反应以评估其功能。目标反应包括高度困难的氧化反应，例如使用氧分子和过氧化氢作为氧化剂的烯烃的环氧化反应和C-H键的氧化反应，使用Pd催化剂的Heck和Suzuki反应，以及稀土碳-碳键形成反应，例如。使用金属催化剂的交叉羟醛反应。我们还开发了一种固体不对称催化反应系统，可用于合成药物等高附加值化合物。此外，通过使用各种光谱方法（UV-VIS、NMR、ESR、XRD、TEM）对反应活性位点附近的结构进行分析，阐明了其与结构的相关性。这项研究中进行的新型多相催化剂的创建可以说不仅在催化剂设计领域，而且在旨在创造高功能材料的纳米技术广泛领域提供了重要知识。这项应用研究的结果已提交给学术期刊，并在美国萨克拉门托举行的国际会议上发表。

项目成果

Makoto Murata: "Efficient Deprotection of N-benzyloxycarbonyl Group from Amino Acids by Hydroxyapatite-Bound Palladium Catalyst in the Presence of Molecular Hydrogen"Tetrahedron Letter. 44. 4981-4984 (2003)

Makoto Murata：“在分子氢存在下，通过羟基磷灰石结合的钯催化剂对氨基酸中的 N-苄氧基羰基进行有效脱保护”四面体信件。

A Ruthenium-Grafted Hydrotalcite as a Multifunctional Catalyst for Direct a-Alkylation of Nitriles with Primary Alcohols

钌接枝水滑石作为多功能催化剂用于腈与伯醇的直接α-烷基化

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of the American Chemical Society 126
• 作者: K.Mori et al.;K.Motokura et al.
• 通讯作者: K.Motokura et al.

Kohsuke Mori: "Hydroxyapatite-Bound Cationic Ruthenium Complexes as Novel Heterogeneous Lewis Acid Catalysts for Diels-Alder and Aldol Reactions"Journal of American Chemical Society. 125. 11460-11461 (2003)

Kohsuke Mori：“羟基磷灰石结合的阳离子钌络合物作为狄尔斯-阿尔德和羟醛反应的新型多相路易斯酸催化剂”美国化学会杂志。

Highly efficient dehalogenation using hydroxyapatite-supported palladium nanocluster catalyst with molecular hydrogen

• DOI: 10.1039/b408185d
• 发表时间: 2004-01-01
• 期刊: GREEN CHEMISTRY
• 影响因子: 9.8
• 作者: Hara, T;Mori, K;Kaneda, K
• 通讯作者: Kaneda, K

Design of Hydroxyapatite-Bound Transition Metal Catalysts for Environmentally-Benign Organic Syntheses

用于环境友好型有机合成的羟基磷灰石过渡金属催化剂的设计

• 发表时间: 2004
• 期刊: Catalysis Surveys from Asia 8
• 作者: Takaya A;Ohba Y;Kurokawa K;Matsuda M.;下村 喜充;Yoshimitsu Shimomura;Masato Yasumi;Takashi Hoshino;Tatsuro Fukuhara;Kohsuke MORI et al.;Kohsuke MORI et al.;Kohsuke MORI et al.;Kohsuke MORI et al.;Kohsuke Mori et al.;Takayoshi Hara et al.;Kiyotomi Kaneda et al.
• 通讯作者: Kiyotomi Kaneda et al.