Development of carbon-carbon bond formation between organic compounds and CO2 using semiconductor photocatalysis

光エネルギーによって活性化された固体触媒の有機合成におけるポテンシャルは未知数であり、CO2と有機化合物との炭素-炭素結合形成反応における基盤的な触媒的方法論はほぼ皆無に等しい。半導体光触媒の触媒表面において有機化合物がどのような反応性を示すかの系統的な研究を行い、これらの点を明らかにすることを目的に研究を行った。実際には可視光によって活性化されるRe錯体触媒と犠牲アミン反応財および、Pd/TiO2-In2O3やその他の半導体と２級アミンやフェノール、ハロゲン化芳香族化合物をCO2と共存させることで可視光照射下、三成分連結反応が起こり、芳香族アミド、芳香族エステル、および芳香族ジケトンがわずかな反応条件の違いによってが得られることを見出した。この反応は１室１反応容器で最初に見出されたが、即座に２室１反応容器に変えて反応を行った。２室のうち、１室にはRe錯体触媒と犠牲反応剤を混入させCO源とした。もう１室はPd/TiO2-In2O3と２級アミンやフェノール誘導体、およびハロゲン化芳香族で満たした。２級アミンは反応基質としても犠牲反応剤としても機能する可能性がある。まずは第１室でCO2 からCOへの変換を行い、その結果生じる低濃度のCOが同一反応容器の中で、第２室へと気体として拡散移動する。この第２室でハロゲン化芳香族と各種成分が室温で反応し芳香環のアミノカルボニル化、アルコシキシカルボニル化、およびアリール化が起こった。13CO2を用いる反応によって、COが実際の反応基質であることが明らかとなった。また、第２室のより高原子価のPd種はCO自体が還元剤として働きPd(0)種を誘導したことが示唆された。２室１反応容器の条件を１室１反応容器へと最後にフィードバックさせ、同様な反応が進行することも見出した。今後はH2OとCO2からCOを発生冴える方法へと展開する。

光エネルギーによって活性化された固体触媒の有機合成におけるポテンシャルは未知数であり、CO2と有機化合物との炭素-炭素結合形成反応における基盤的な触媒的方法論はほぼ皆無に等しい。半導体光触媒の触媒表面において有機化合物がどのような反応性を示すかの系統的な研究を行い、これらの点を明らかにすることを目的に研究を行った。実際には可視光によって活性化されるRe錯体触媒と犠牲アミン反応財および、Pd/TiO2-In2O3やその他の半導体と２級アミンやフェノール、ハロゲン化芳香族化合物をCO2と共存させることで可視光照射下、三成分連結反応が起こり、芳香族アミド、芳香族エステル、および芳香族ジケトンがわずかな反応条件の違いによってが得られることを見出した。この反応は１室１反応容器で最初に見出されたが、即座に２室１反応容器に変えて反応を行った。２室のうち、１室にはRe錯体触媒と犠牲反応剤を混入させCO源とした。もう１室はPd/TiO2-In2O3と２級アミンやフェノール誘導体、およびハロゲン化芳香族で満たした。２級アミンは反応基質としても犠牲反応剤としても機能する可能性がある。まずは第１室でCO2 からCOへの変換を行い、その結果生じる低濃度のCOが同一反応容器の中で、第２室へと気体として拡散移動する。この第２室でハロゲン化芳香族と各種成分が室温で反応し芳香環のアミノカルボニル化、アルコシキシカルボニル化、およびアリール化が起こった。13CO2を用いる反応によって、COが実際の反応基質であることが明らかとなった。また、第２室のより高原子価のPd種はCO自体が還元剤として働きPd(0)種を誘導したことが示唆された。２室１反応容器の条件を１室１反応容器へと最後にフィードバックさせ、同様な反応が進行することも見出した。今後はH2OとCO2からCOを発生冴える方法へと展開する。