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タングステン酸光触媒 Tungstate Photocatalyst

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概要

テトラキス(テトラブチルアンモニウム)デカタングステン酸(TBADT)は、UV照射によって水素移動(HAT)型C-H引抜き能を発揮する、有機溶媒に可溶なポリオキソメタレート型光触媒である。

かなり強固な不活性3級C-H結合、2級C-H結合などからも炭素ラジカルを生じさせることができる。反応系にラジカル受容体を共存させておくことで、C(sp3)-H結合の官能基化に用いることができる。

現在研究の進められている触媒的C-H官能基化反応に有効な触媒の一つとして注目を集めている。

基本文献

<Review>

反応機構

参考:J. Phys. Chem. A 2003, 107, 1102. 

TBADT_6

反応例

長時間を要するが、太陽光でも反応は実施可能である[1]。

TBADT_4

TBADT-コバルト協働触媒系によるアルカンからの水素放出反応[2]

TBADT_2

有機触媒との協働による不斉四級炭素構築[3]: TBADTはカテコールアセタールのC-H引き抜きに関与している。

TBADT_5

実験手順

TBADTの調製法[1]

TBADT_3

臭化テトラブチルアンモニウム(2.4 g)とタングステン酸ナトリウム二水和(5.0 g)を150 mLずつの脱イオン水にそれぞれ溶解し、激しく攪拌しながら90℃に保つ。両方の溶液に濃塩酸を滴下し、pHを2に調整する(タングステン酸溶液は薄緑色になる)。その後、二つの溶液を混合し、90℃で30分間攪拌する。得られた白色懸濁液(TBDAT)を室温に放冷し、ブフナー漏斗でろ過する。固体を水洗後、120℃のオーブンで3時間乾燥させる。室温まで放冷後、白色固体を塩化メチレン(固体1gあたり20mL)に懸濁させ、2時間攪拌する。ろ過して黄色上清を分離し、>90%純度を持つTBADTを収率85-95%(タングステン含有量ベース)で得る。純度はUV分析によって得る(ε323= 1.35 x 104 dm3mol-1cm-1 in CH3CN)。

参考文献

  1. Protti, S.; Ravelli, D.; Fagnoni, M.; Albini, A. Chem. Commun. 2009, 7351. DOI: 10.1039/B917732A
  2. West, J. G.; Huang, D.; Sorensen, E. J. Nat. Commun. 2015, 6, 10093. doi:10.1038/ncomms10093
  3. Murphy, J. J.; Bastida, D.; Paria, S.; Fagnoni, M.; Melchiorre, P. Nature 2016, 532, 218. doi:10.1038/nature17438

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博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

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