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Development of Novel CO2 Fixation Reactions Guided by Quantum Chemical Calculations

量子化学计算指导下新型二氧化碳固定反应的开发

基本信息

批准号：
22H02069
负责人：
美多剛
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

地球温暖化物質である二酸化炭素（CO2）を有機化学の観点から利用し、持続可能な社会のための付加価値の高い有機化合物を創出することを目的として、令和4年度はCO2を用いる新規ジカルボキシル化反応を開発した。この反応は、電解還元法を用いて、インドール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、電子求引基を有するフランやチオフェンなどのヘテロ芳香環を脱芳香族化しながら、CO2を二分子導入することが可能である。本ジカルボキシル化反応の開発にあたり、報告者は量子化学計算（人工力誘起反応法（AFIR法）を含む）を用いて反応機構を予測し、またDFT計算により原料の酸化還元電位を計算することで反応開発を進めた。その結果、高収率でダブルカルボキシル化体を得ることに成功した。さらに、反応条件を網羅的に検討することで、水を添加する条件を見つけ、モノカルボキシル化体を選択的に得ることにも成功した。続いて、CO2のラジカルアニオンを利用した反応の開発にも着手した。具体的には、青色LED照射下でギ酸セシウム、光電子移動触媒、HAT触媒を使用し、ヘテロ芳香環へのCO2のラジカルアニオンの付加反応の開発に成功した。この反応は、電子求引性基が置換したナフタレン誘導体でも進行することがわかり、CO2のラジカルアニオンによるナフタレン環のひとつの二重結合の還元とCO2のラジカルアニオンそれ自身の付加が同時に起きることがわかった。これらの成果は、CO2の有効利用に寄与し、持続可能な社会を支えるための有望な技術の一つとなり得る。

Earth warming substances such as carbon dioxide (CO2), organic chemistry, the development of new organic chemistry, and the development of new organic chemistry. The application of this method, electrolytic reduction method, reaction, electron extraction, dearomatization of aromatic ring, CO2 introduction of two molecules, etc. is possible. This paper reports the development of chemical reactions by quantum chemical calculation (artificial force induced reaction (AFIR) method). The result is a high rate of success. For example, if you want to add water to the water, you can add water to the water. In the middle of the day, CO2 was released and the development of the system began. Specifically, under the irradiation of cyan LED, the development of CO2 conversion reaction of aromatic ring was successfully carried out. The reaction of CO2 and CO2 is carried out simultaneously by the reaction of CO2 and CO2 to the base of electron attraction. The results of CO2 utilization are expected to support society and technology.

项目成果

期刊论文数量（39）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Synthesis and Photophysical Properties of a Eu(Ⅲ) Coordination Polymer with Unsymmetric Linker

不对称连接体Eu(Ⅲ)配位聚合物的合成及光物理性质

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Miyu Harukawa;Hideaki Takano;Tsuyoshi Mita;Sunao Shoji;Koji Fushimi;Yuichi Kitagawa;Yasuchika Hasegawa
通讯作者：
Yasuchika Hasegawa

化合物の新規製造方法、新規化合物および金属触媒

生产化合物的新方法、新化合物和金属催化剂

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

In silico reaction screening with difluorocarbene for N-difluoroalkylative dearomatization of pyridines

DOI：
10.1038/s44160-022-00128-y
发表时间：
2022-10-01
期刊：
NATURE SYNTHESIS
影响因子：
0
作者：
Hayashi, Hiroki;Katsuyama, Hitomi;Mita, Tsuyoshi
通讯作者：
Mita, Tsuyoshi

Reaction Simulation by Quantum Chemical Calculations for Multicomponent Reactions with Difluorocarbene

通过量子化学计算对二氟卡宾多组分反应进行反应模拟

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroki Hayashi;Hitomi Katsuyama;Hideaki Takano;Yu Harabuchi;Satoshi Maeda;Tsuyoshi Mita
通讯作者：
Tsuyoshi Mita

Photoredox Dearomative Nucleophilic Addition of CO2 Radical Anion to (Hetero)aromatics

CO2 自由基阴离子与（杂）芳族化合物的光氧化还原脱芳香亲核加成

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Saeesh R. Mangaonkar;Hiroki Hayashi;Hideaki Takano;Wataru Kanna;Yu Harabuchi;Satoshi Maeda;Tsuyoshi Mita
通讯作者：
Tsuyoshi Mita