超効率分子変換を目指した無機・有機ハイブリッド型化合物の精密触媒設計

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本研究では、無機・有機ハイブリッド型触媒を調製し、分子状酸素および炭酸ガスといった不活性小分子の超効率分子変換を行った。以下に本研究で得られた成果を述べる。1、酸化反応生体硬組織の主成分であるヒドロキシアパタイトのカチオン交換能に基いて精密触媒設計を行った。EXAFSの分析から、ルテニウムカチオンを容易に表面単核種として固定化することができることを明らかにした。本触媒は、アルコール類やアミン類の酸素酸化反応に優れた活性・選択性を示すことを見出し、単核構造に基く反応機構を提案した。次に、ゼオライトの細孔に銅イオンをイオン交換法にて導入し、これを含塩素化合物で処理し、ゼオライト固定化塩化銅錯体を調製した。銅カチオン種はお互いに孤立しており、分子状酸素を用いた種々のエナミン類の酸素化反応に特異な触媒作用を示した。2、炭素-炭素結合形成反応層状粘土鉱物モンモリロナイトの層間へ、種々の多価金属カチオンを導入でき、この時金属カチオンを選択すると、酸性を制御できることを見出した。特に、チタンカチオンを層間に固定化すると、芳香族化合物のアルキル化反応が効率よく進行することを見出した。3、炭酸ガス固定化反応塩基性層状粘土鉱物ハイドロタルサイトを焼成し、酸塩基両機能を持つ固体触媒を調製した。この触媒では、炭酸ガスのエポキシド分子への付加反応を、温和な条件で効率よく進行させることができた。表面のアルミニウム、マグネシウムの原子配列をEXAFSを用いて決定し、本反応において、隣接する酸点と塩基点が、それぞれ炭酸ガス、エポキシドの活性化に重要であることを提案した。