アモルファス-クリスタル混成ナノ粒子の創製とケモダイバージェント合成への応用

非晶-晶体杂化纳米粒子的制备及其在化学发散合成中的应用

• 批准号: 20J13035
• 负责人: 西田 吉秀
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13035/
• 关键词: ニトリル; 水素化; アミン; 固体触媒; 金属ナノ粒子

今日では，低環境負荷型の化学プロセスが強く望まれており，アミンやイミンのグリーンな合成法としてニトリルの水素化反応が注目されている．本反応では，水素ガスを用いたシアノ基の選択的水素化により原子効率100%で1級アミンを得ることができる．また，形成した1級アミンを中間体とin-situ縮合させることで，2級イミンや2級アミンの一段合成も可能となる．一方，本反応は多段で進行するため単一生成物の選択的合成が難しく，温和な条件下での反応を可能とする高活性触媒の開発例は未だ乏しい．そこで本研究では，常温常圧下でのニトリルの水素化により，アミンやイミンを高収率で与える固体触媒の開発を検討した．2020年度では，1級アミンを選択的に与える触媒の設計を検討した．選択性の向上には，電子逆供与によって中間体の水素化速度を向上させることが有効だと予想し，現状で最も高活性だったRh-PVPナノ粒子の金属保護剤を変更することで，より電子リッチなRhナノ粒子の調製を試みた．しかし採用した触媒調製法(アルコール還元法)では，PVP以外の金属保護剤はアルコールとの親和性が低く，その使用が困難だった．そこで次に活性金属のバイメタル化を試みた．その結果，Ptナノ粒子にPdを固溶化させることで，Pt種がより電子リッチな状態となり，反応回転頻度がRh-PVPを用いた場合と比較して6倍まで向上した．目的物である1級アミンはPdPt(90:10)上で選択的(>80%)に得られ，加えてPdPt(50:50)上では2級アミンが選択的(>90%)に得られることが明らかとなった．このように2020年度では，常温常圧下で1級アミンを選択的に与える触媒の開発に成功した．また，最終目標であるアミンやイミンの作り分け(ケモダイバージェント合成)には，性質が異なる元素を混ぜ合わせた多元素固溶ナノ合金が有効であることを見出した．

Today で は, low environmental duty の chemical プ ロ セ ス が looking strong く ま れ て お り, ア ミ ン や イ ミ ン の グ リ ー ン な synthesis と し て ニ ト リ ル の water element is changed the 応 が attention さ れ て い る. The anti 応 で は, water element ガ ス を with い た シ ア ノ base の sentaku water element of に よ り atomic services rate 100% で level 1 ア ミ ン を must る こ と が で き る. ま た, forming し た level 1 ア ミ ン を intermediates と the in - situ condensation さ せ る こ と で, level 2 イ ミ ン や level 2 ア ミ ン の a synthetic も may と な る. More than one party, the anti 応 は sections す で る た め 単 a product の sentaku synthetic が difficult し く, under the condition of moderate な で の anti 応 を may と す る highly active catalyst の have 発 は not だ spent し い. そ こ で this study で は, under the normal temperature often 圧 で の ニ ト リ ル の water element change に よ り, ア ミ ン や イ ミ ン を で 収 rate with high え る solid catalyst の open 発 を beg し 検 た. In 2020, で た, level 1 ア, ア, ア, を selected 択 's に and える catalyst <s:1> design を検 to win た. Sentaku sex の upward に は, electronic reverse に and supply よ っ て intermediates の を water element change speed up さ せ る こ と が have sharper だ と to think し, status quo で も most highly active だ っ た Rh - PVP ナ ノ の metal particles protect tonic を - more す る こ と で, よ り electronic リ ッ チ な Rh ナ ノ particle の modulation を try み た. し か し using し た catalyst modulation method (ア ル コ ー ル element method) で は, PVP outside の metal protection tonic は ア ル コ ー ル と の affinity が low く そ の use が difficult だ っ た. Youdaoplaceholder0 みた で に に active metal <s:1> バ メタ メタ メタ メタ を を test みた. そ の results, Pt ナ ノ particle に Pd を solution さ せ る こ と で, Pt kind が よ り electronic リ ッ チ な state と な り, anti 応 back planning frequency が Rh - PVP を use い た occasions と compare し 6 times て ま で upward し た. Goal object で あ る level 1 ア ミ ン は PdPt (90:10) で sentaku (> 80%) に better ら れ, plus え て PdPt (50:50) で は level 2 ア ミ ン が sentaku (> 90%) に better ら れ る こ と が Ming ら か と な っ た. こ の よ う に 2020 で は, under the normal temperature often 圧 で level 1 ア ミ ン を sentaku に and え る catalyst の open 発 に successful し た. ま た, ultimate goal で あ る ア ミ ン や イ ミ ン の り parts け (ケ モ ダ イ バ ー ジ ェ ン ト synthesis) に は, nature が different な る element を mixed ぜ close わ せ た multielement solid solution ナ ノ alloy が have sharper で あ る こ と を shows し た.

项目成果

PdPtナノ合金触媒を用いたニトリルの水素化によるアミンの選択的合成

PdPt纳米合金催化剂腈加氢选择性合成胺

• 发表时间: 2020
• 作者: 西田吉秀;CHAUDHARI Chandan;佐藤勝俊;永岡勝俊
• 通讯作者: 永岡勝俊

常温常圧下におけるニトリルの水素化反応に高い活性を示すナノ合金触媒の開発

室温常压下腈加氢反应表现出高活性的纳米合金催化剂的开发

• 发表时间: 2021
• 作者: 西田吉秀;Chandan Chaudhari;佐藤勝俊;永岡勝俊
• 通讯作者: 永岡勝俊

Selective Synthesis of Amine and Imine via Nitrile Hydrogenation under Ambient Conditions over Metal Nanoparticle Catalysts

金属纳米颗粒催化剂常温下腈加氢选择性合成胺和亚胺

• 发表时间: 2020
• 作者: Yoshihide Nishida;Katsutoshi Sato;Katsutoshi Nagaoka
• 通讯作者: Katsutoshi Nagaoka

ニトリルの選択的水素化反応に高い活性を示すナノ合金触媒の開発

开发对腈选择性加氢反应具有高活性的纳米合金催化剂

• 发表时间: 2020
• 作者: 西田吉秀;Chaudhari Chandan;佐藤勝俊;永岡勝俊
• 通讯作者: 永岡勝俊