二相系ポリオキソメタレート触媒による低級アルカンの選択酸化反応の開発

两相多金属氧酸盐催化剂低级烷烃选择性氧化反应的进展

基本信息

  • 批准号:
    22KJ0823
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.09万
  • 依托单位:
  • 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

本研究は、分子状のアニオン性金属酸化物であるポリオキソメタレートを用いて、メタンをはじめとする低級アルカンの酸化反応に高活性を示す金属多核活性点構造を設計し、低級アルカンからアルコールへの高選択的な酸素酸化反応を実現することを目的とする。令和4年度では、生体内酵素や有機・固体触媒に関する既報と計算化学的な知見により、活性点構造として期待されている2価および1価の銅イオンからなる銅多核構造を設計した。空孔中央に反応性の高い酸素原子を多数有する環状ポリオキソメタレートを有機溶媒中で量論量の銅(II)イオンと反応させることで、空孔内部に4核、8核、12核、16核の銅多核構造を選択的に合成することに成功した。特に、4核、8核構造の合成では、溶媒にメタノールを添加し、銅(II)イオンが配位可能な酸素原子の一部をメトキシ基によって保護することで、銅(II)イオンの導入サイトを制御できた。12核、16核構造の合成では、銅(II)イオンの当量を制御することで、同一の環状ポリオキソメタレート骨格内部に異なる核数と配列、酸素架橋状態を有する銅多核構造を構築できた。また、反応条件を制御することで、これらの銅多核構造を段階的に合成・単離することができた。本研究ではさらに、先述した銅多核構造を有する環状ポリオキソメタレートを還元することで、銅原子間の結合を有する銅ナノクラスターを合成した。これらの銅ナノクラスターでは、2価の銅多核構造では生じない新たな触媒特性の発現が期待される。
This study aims to design and develop a multi-nuclear active site structure for molecular and highly selective metal acidizing reactions. In 2002 and 2004, we reported on the understanding of enzymes, organic and solid catalysts in vivo and the design of copper polynuclear structures in computational chemistry. The synthesis of copper (II) in organic solvents was successful in the selection of 4-, 8-, 12-, and 16-nuclear copper polynuclear structures in the pores. The synthesis of special, 4-nuclear and 8-nuclear structures can be controlled by the addition of copper (II) and copper (II) in the solvent, and the protection of one part of the acid atom. The synthesis of 12-core and 16-core structures is based on the equivalence of copper (II) and copper (II). The number of cores in the same ring structure is different from that in the inner part of the lattice. The structure of copper polynuclear structures is based on the arrangement of acid bridges. The copper polynuclear structure is composed of several layers. In this study, the copper polynuclear structure is described in detail. The development of new catalytic properties of copper polynuclear structures is expected.

项目成果

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  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Synthesis of copper nanoclusters using inner cavity of a ring-shaped polyoxometalate
利用环形多金属氧酸盐内腔合成铜纳米簇
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yoshihiro Koizumi;Kentaro Yonesato;Soichi Kikkawa;Seiji Yamazoe;Kosuke Suzuki;Kazuya Yamaguchi
  • 通讯作者:
    Kazuya Yamaguchi
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小泉 慶洋其他文献

環状ポリオキソメタレートの内部空隙を利用した銅ナノクラスターの合成
利用环状多金属氧酸盐的内部空隙合成铜纳米簇
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    小泉 慶洋;米里 健太郎,吉川 聡一;山添 誠司;鈴木 康介;山口 和也
  • 通讯作者:
    山口 和也

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