芳香族化合物合成を指向した合金系クラスター触媒の開発

芳香族化合物合成用合金基团簇催化剂的开发

基本信息

批准号：
09F09241
负责人：
櫻井英博
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Institute for Molecular Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、高効率酸化触媒の開発を目的に、2種以上の金属の組み合わせた合金系クラスター、および保護マトリクスの設計、開発を行い、従来の空気酸化反応の効率化、反応条件の多様化を実現するとともに、新形式の反応開拓を目標とし、特に脱水素型芳香化反応の開発を目指した。23年度は、保護マトリクスとしてのキトサンの有用性に特に着目した研究を展開した。はじめにキトサン保護の金ナノクラスター、および金/パラジウム、金/白金のそれぞれ合金クラスターの簡便かつサイズ選択的調製法を確立し、それらが水溶液中でのアルコールの空気酸化触媒として高活性を示すことを明らかにした(J.Mol.Catal.<Editor's Choiceに選出>)。またキトサン保護金クラスターが有機ホウ素化合物の酸化的ホモカップリング反応に対して高選択的に触媒することも見出した。またその選択性の高い理由として、キトサンマトリクスによって、酸性水溶液中にも関わらず金表面近傍が擬似的に弱塩基性の環境を提供するためであることを明らかにした(Chem.Asian J)。一方、一般に不安定とされる銀クラスターについて、キトサン保護銀クラスターを固相で調製する新しい技術を開発し、そこで得られた銀クラスターは極めて安定であることを見出した。さらにこの銀クラスターを種とする新たな金/銀合金クラスターの調製法も開発し、これらがニトロ基の還元反応に高い活性を示すことも明らかにした(Nanoscale)。以上の結果は、ナノクラスター触媒化学にとって極めてユニークかつ重要な知見である。一方、ポリビニルピロリドン保護金/パラジウムクラスターについても研究は進展し、ある一定の手法で調製した合金クラスターに特異的に脱水素型芳香化反応触媒活性が発現することを明らかにした。残念ながらその詳細については未だ不明であり、今後の研究の伸展が期待される。

本研究旨在通过设计和开发结合两种或多种金属和保护基质的合金簇，提高传统空气氧化反应的效率，并使反应条件多样化，开发高效氧化催化剂。新型反应，特别是脱氢型芳构化反应。 2013 财年，我们的研究重点是壳聚糖作为保护基质的用途。首先，我们建立了一种简单且尺寸选择性的壳聚糖保护的金纳米团簇、金/钯和金/铂合金团簇的制备方法，并证明它们作为水溶液中酒精空气氧化的催化剂表现出高活性。 J.Mol.Catal.<作为编辑选择>）。我们还发现壳聚糖保护的金簇能够高选择性地催化有机硼化合物的氧化自偶联反应。研究还表明，高选择性的原因是壳聚糖基质在金表面附近提供了一个伪弱碱性环境，即使它处于酸性水溶液中（Chem. Asian J）。另一方面，对于通常被认为不稳定的银簇，我们开发了一种固相制备壳聚糖保护的银簇的新技术，并发现使用该方法获得的银簇非常稳定。此外，我们开发了一种使用该银簇作为种子制备金/银合金簇的新方法，并揭示了这些簇在硝基还原反应中表现出高活性（纳米级）。上述结果对于纳米团簇催化剂化学来说是极其独特且重要的发现。另一方面，对聚乙烯吡咯烷酮保护的金/钯团簇的研究也取得了进展，发现采用某种方法制备的合金团簇特异地表现出脱氢型芳构化反应催化活性。不幸的是，细节仍然未知，未来的研究预计会扩大。