セルロースと有機分子触媒の協奏作用による未来型分子変換の創出

通过纤维素和有机分子催化剂的协同作用创造未来分子转化

基本信息

批准号：
17J04176
负责人：
鹿又喬平
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでの研究により、プロリンを触媒とするアルドール反応やMichael付加反応について、セルロースナノファイバー（CNF)に反応効率を飛躍的に向上させる効果があることを見出している。しかし、これまでの条件では立体選択性が低く、また再現性に乏しいという問題を抱えていた。前年度の検討では、セルロースナノファイバーをオルガノゲルとすることで、有機溶媒中でも高い分散安定性を保ったまま用いることができ、触媒反応の再現性を改善することに成功した。本年度は、反応条件をさらに精査することで、90%eeを超える高いエナンチオ選択性を達成することに成功した。これにより、プロリン触媒のみでは収率・立体選択性とも低いアルドール反応に対し、セルロースナノファイバーを添加するだけで高収率・高立体選択的に目的生成物を得る実験条件を確立できた。また、CNFが固体界面活性剤として作用することを利用し、CNFが形成するエマルション界面でコニフェリルアルコールの脱水素重合を行うことで、効果的なCNFの表面修飾反応を検討した。CNF-DHP複合体をフィルム化して水滴の接触角を測定したところ、DHP修飾によって接触角が優位に増加することが明らかとなり、DHPによるCNFの表面修飾の有効性が示された。また、AFMやSEM-EDX等の各種解析により、Pickeringエマルション系でのDHP重合では、従来のZT法やZL法での重合に比べて、より均一にCNF表面が被覆されていることが示唆された。

先前的研究发现，纤维素纳米纤维（CNF）具有显着提高以脯氨酸为催化剂的醛醇缩合反应和迈克尔加成反应的反应效率的效果。但常规条件存在立体选择性低、重现性差的问题。在前一年的研究中，我们成功地将纤维素纳米纤维制成有机凝胶，可以在有机溶剂中使用，同时保持较高的分散稳定性，并提高催化反应的再现性。今年，通过进一步研究反应条件，我们成功实现了90%ee以上的高对映选择性。因此，我们能够通过在羟醛反应中添加纤维素纳米纤维来建立高产率和立体选择性生产所需产物的实验条件，而单独使用脯氨酸催化剂时，该反应的产率和立体选择性较低。此外，利用CNF作为固体表面活性剂的事实，我们通过在CNF形成的乳液界面上进行松柏醇的脱氢聚合，研究了有效的CNF表面改性反应。当CNF-DHP复合材料形成薄膜并测量水滴的接触角时，发现DHP改性后接触角显着增加，证明了DHP对CNF表面改性的有效性。此外，AFM和SEM-EDX等各种分析表明，使用Pickering乳液系统的DHP聚合比使用传统ZT方法或ZL方法的聚合更均匀地涂覆CNF表面。

项目成果

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Interfacial Hydrolysis of Acetals on Protonated TEMPO-oxidized Cellulose Nanofibers

质子化 TEMPO 氧化纤维素纳米纤维上缩醛的界面水解

DOI：
10.1038/s41598-018-23381-8
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
4.6
作者：
Yuya Tamura; Kyohei Kanomata; Takuya Kitaoka
通讯作者：
Takuya Kitaoka

固体触媒、縮合反応生成物の製造方法、及びエステル交換反応抑制剤

固体催化剂、缩合反应产物的制造方法以及酯交换反应抑制剂

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Surface-Modified Cellulose Nanofibers-graft-poly(lactic acid)s Made by Ring-Opening Polymerization of l-Lactide

L-丙交酯开环聚合制得表面改性纤维素纳米纤维接枝聚乳酸

DOI：
10.1007/s10924-019-01398-y
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
5.3
作者：
Chuensangjun Chaniga; Kanomata Kyohei; Kitaoka Takuya; Chisti Yusuf; Sirisansaneeyakul Sarote
通讯作者：
Sirisansaneeyakul Sarote

Hydrochloric Acid Hydrolysis of Pulps from Oil Palm Empty Fruit Bunches to Produce Cellulose Nanocrystals

盐酸水解油棕空果串果肉生产纤维素纳米晶体