二官能性機構を指向した固体触媒による高選択的な水和反応の開発

水和反応は水を原料に有機化合物を合成する基本的な有機合成反応の一つであり，オレフィンやニトリルに対する水和反応によるアルコールやアミドの合成など工業的な重要性も高い．本研究の目的は，反応の遷移状態に着眼して固体触媒の表面をデザインすることで高選択的で高効率な水和反応を実現することである．昨年度は二官能性を利用して協奏的な遷移状態を目指す触媒設計指針を基に設計、調製したキチン担持ルテニウム触媒が水中で多様なニトリルの水和反応を促進することを見いだした．26年度は、昨年度に得られた結果を基に反応の改良，基質適用範囲の拡張およびグラムスケールでのアミドの合成を実現し，これらの成果をまとめ，学会および国際誌で報告した ．当該年の実施内容および結果の詳細を記す．・Ru/chitin を用いたニトリルの水和反応における基質適用範囲の検討: Ru/chitinが，一級，二級および三級の脂肪族ニトリル，芳香族ならびにヘテロ芳香族ニトリルの水和反応によるアミドの合成反応を促進することを明らかにした．さらにRu/chitin がオレフィン，アルデヒド，メチルエステルやベンジルオキシカルボニル基などの酸化還元または酸，塩基性条件下で分解しうる官能基を保持したまま反応を促進することを示した．・Ru/chitin を用いたグラムスケールでのアミドの合成:α-メトキシアセトニトリルをモデル基質として用い，Ru/chitin がグラムスケールでのアミドの合成に適用できることが示した．・触媒調製および水和反応における再現性の確認: ICP 発光分光分析法を用いて同様の方法で調製した異なるバッチの Ru/chitin についてルテニウム含有量を定量し，本触媒が再現性良く調製できることを確認した．またベンゾニトリルをモデル基質として用い，本反応系は対応するアミドが再現性高く与えることを示した．

水和反応は水を原料に有機化合物を合成する基本的な有機合成反応の一つであり，オレフィンやニトリルに対する水和反応によるアルコールやアミドの合成など工業的な重要性も高い．本研究の目的は，反応の遷移状態に着眼して固体触媒の表面をデザインすることで高選択的で高効率な水和反応を実現することである．昨年度は二官能性を利用して協奏的な遷移状態を目指す触媒設計指針を基に設計、調製したキチン担持ルテニウム触媒が水中で多様なニトリルの水和反応を促進することを見いだした．26年度は、昨年度に得られた結果を基に反応の改良，基質適用範囲の拡張およびグラムスケールでのアミドの合成を実現し，これらの成果をまとめ，学会および国際誌で報告した ．当該年の実施内容および結果の詳細を記す．・Ru/chitin を用いたニトリルの水和反応における基質適用範囲の検討: Ru/chitinが，一級，二級および三級の脂肪族ニトリル，芳香族ならびにヘテロ芳香族ニトリルの水和反応によるアミドの合成反応を促進することを明らかにした．さらにRu/chitin がオレフィン，アルデヒド，メチルエステルやベンジルオキシカルボニル基などの酸化還元または酸，塩基性条件下で分解しうる官能基を保持したまま反応を促進することを示した．・Ru/chitin を用いたグラムスケールでのアミドの合成:α-メトキシアセトニトリルをモデル基質として用い，Ru/chitin がグラムスケールでのアミドの合成に適用できることが示した．・触媒調製および水和反応における再現性の確認: ICP 発光分光分析法を用いて同様の方法で調製した異なるバッチの Ru/chitin についてルテニウム含有量を定量し，本触媒が再現性良く調製できることを確認した．またベンゾニトリルをモデル基質として用い，本反応系は対応するアミドが再現性高く与えることを示した．