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Electrochemical sugar synthesis from carbon dioxide

二氧化碳电化学合成糖

基本信息

批准号：
22KJ2117
负责人：
田畑裕
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

炭素循環型社会の実現に向けて、CO2資源化技術の開発は喫緊の課題である。資源化の方法としては光や熱を駆動力とした触媒反応、光合成生物の活用など様々なものが挙げられるが、高速かつ低コスト（常温・常圧下）で反応の進行が可能なCO2の電解還元は、その有力な手段の一つとして幅広く研究が行われている。しかし、現状のCO2電解還元で主に得られるのはCOやメタンといった単純なC1～C2化合物（燃料）に限られていた。そこで本研究では、高付加価値で複雑な有機物である糖を、CO2を原料として化学的に合成すること目的とした研究に取り組んだ。CO2からの糖の化学合成は、CO2の電解還元によってホルムアルデヒド（HCHO）を得る反応と、HCHOを基質とする連鎖的なアルドール反応によって糖を合成する化学反応ネットワーク（ホルモース反応）とを統合することで達成される。今年度は特に、後者にあたるホルモース反応の触媒開発に注力した研究を行ってきた。その中で申請者は、タングステン酸ナトリウムやモリブデン酸ナトリウムといった金属オキソ酸塩を触媒として用いた場合に、糖の合成反応が中性条件下で進行することを見出した。また反応機構に関し、ルイス酸と弱ブレンステッド塩基対が協奏的に働くことで反応の進行が促進されていることを、第一原理計算によって明らかにした。さらに、中性条件下での反応進行により、カニッツァロ反応等の副反応による糖の分解が抑制され、従来の塩基性触媒より高選択的に糖生成物が得られることも示された。

The development of carbon recycling technology is a key issue in the development of carbon recycling society. The method of resource utilization includes: light, heat, power, catalyst, reaction, utilization of photosynthetic organisms, high speed, low temperature (normal temperature and pressure), reaction, possibility of CO2 electrolysis, and powerful means. CO2 electrolysis is the main source of CO2 and pure C1~C2 compounds (fuels). This study is aimed at the synthesis of organic compounds, sugar and CO2, raw materials and chemicals. The chemical synthesis of CO2, CO2 and HCHO can be achieved through the chemical synthesis of CO2, HCHO and HCHO. This year's special, the latter, the catalyst development efforts to carry out research In addition, the synthesis of sugar is carried out under neutral conditions. The first principle of calculation is that the first principle of calculation is that the second principle is that the third principle is that the third principle is that the fourth principle is that the fourth principle is that the Under neutral and neutral conditions, the decomposition of sugar is inhibited and the production of sugar is highly selective.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Autocatalytic reaction cycles for non-enzymatic synthesis of life-sustaining sugars in neutral media

在中性介质中非酶促合成维持生命的糖的自催化反应循环

DOI：
10.21203/rs.3.rs-1821046/v2
发表时间：
2022
期刊：
Research Square
影响因子：
0
作者：
Tabata Hiro;Chikatani Genta;Nishijima Hiroaki;Harada Takashi;Miyake Rika;Kato Souichiro;Igarashi Kensuke;Mukouyama Yoshiharu;Shirai Soichi;Waki Minoru;Hase Yoko;Nakanishi Shuji
通讯作者：
Nakanishi Shuji

酸化アルミニウム触媒による中性水溶液中におけるホルムアルデヒドから糖の化学合成

使用氧化铝催化剂在中性水溶液中从甲醛化学合成糖