レアメタルの有効利用を指向した高効率分子変換を達成する触媒システムの開発

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テフロン材料を触媒担体とした高効率分子変換システムの構築を指向し、本年度(2022年度)は撹拌子への金属ナノ粒子の担持およびそれらの触媒活性評価を中心に検討を行った。本年度(2022年度)は、まず初めにPdとRhの複核ナノ粒子の担持方法による活性（再利用性）の違いについて検討を行った。その結果、PdとRhを段階的および同時に担持した撹拌子では、いずれも40～50 nmolのPd種の担持が確認できたものの、檜山カップリング反応に対する再利用性は乏しかった。一方、Pd,Rh,Pdと3度段階的に担持操作を行った撹拌子は、檜山カップリング反応および鈴木カップリング反応において良好な再利用性を示した。なお、撹拌子上の金属種について、走査型電子顕微鏡(SEM)およびエネルギー分散型X線分光法(EDX)による観察を行ったところ、PdおよびRhからなる100 nm程度の粒子が撹拌子上に担持されていることが明らかとなった。また檜山カップリング反応に用いた撹拌子の再利用３回目から１２回目までの撹拌子上のPd残存率に差は見られず、ジベンゾシクロオクタン(DCT)を添加するとカップリング反応が進行しないことより、撹拌子上から溶液中へ溶出したPd種によって反応が進行し、反応後に撹拌子上に再吸着していることが示唆された。なお、Rhの代わりにRuやPtを第二金属種に用いると撹拌子の再利用性は乏しく、第二金属種としては現在のところRhが適切であることが示唆される。またガラスコーティングの撹拌子を用い、テフロン製のバイアルの内側に同様にPd,Rh,Pdと3度段階的に担持操作を行うと、バイアル自体が再利用可能な反応容器となることも確認している。