日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 42(4): 125-131 (2025)
doi:10.20731/zeoraito.42.4.125

解説解説

メソポーラスシリカ担持金属錯体によるファインケミカルズ合成Fine Chemicals Synthesis Catalyzed by Mesoporous Silica-Supported Metal Complexes

横浜国立大学大学院工学研究院Yokohama National University ◇ 〒240–8501 横浜市保土ケ谷区常盤台79–5

受理日:2025年8月5日Accepted: August 5, 2025
発行日:2025年10月15日Published: October 15, 2025
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本研究では,メソポーラスシリカ担体に固定した金属錯体触媒によるアリル化反応および1,4-付加反応において,担体の細孔径が触媒活性に与える影響を検討した。ジホスフィンPd錯体を固定したメソポーラスシリカでは,担体表面の水酸基がPd錯体とともにアリルアルコールを協奏的に活性化し,反応性が向上した。速度論的解析から,担体の細孔径が23 Åのとき,基質や活性種が細孔内で適切に集積され接触頻度が向上することが示唆された。一方,水溶媒を用いたフェニルホウ酸の1,4-付加反応では,Rh錯体と疎水性アルキル鎖を共固定することで触媒表面の疎水性が向上し,反応性が顕著に高まった。この触媒系では,担体の細孔径が小さいほどRh錯体と水との接触が疎水性効果によって抑制され,反応促進効果が最大化された。これらの結果は,メソポーラスシリカの細孔径の制御が,ファインケミカルズ合成における高選択性・高活性な触媒の設計において重要であることを示している。

This study investigates the influence of mesoporous silica pore size on catalytic activity in allylation and 1,4-addition reactions using supported metal complex catalysts. A diphosphine palladium complex (PP-Pd) immobilized on mesoporous silica exhibited enhanced activity in the allylation of a ketoester with allyl alcohol. The hydroxyl groups on the silica surface played a cooperative role with Pd species, facilitating substrate activation. Notably, kinetic studies revealed that mesoporous silica with a pore size of approximately 23 Å showed the highest activity, attributed to optimized molecular interactions and substrate accumulation within the pores. In addition, the study evaluated 1,4-addition of phenylboronic acid using Rh complexes co-immobilized with octyl groups to modulate pore hydrophobicity. Under aqueous conditions, increasing the proportion of octyl chains improved catalytic performance, indicating that higher local hydrophobicity around the Rh center reduced water interference and improved substrate access. This hydrophobic tuning was most effective with smaller pore sizes, where confinement intensified the water-shielding effect. Overall, the results highlight the importance of controlling pore size and surface functionality in mesoporous silica supports to enhance cooperative catalysis and optimize reaction environments. These findings offer valuable insights for the rational design of heterogeneous catalysts in fine chemical synthesis.

キーワード:メソポーラスシリカ;金属錯体;固定化触媒;アリル化反応;1,4-付加反応

Key words: mesoporous silica; metal complex; supported catalyst; allylation; 1,4-addition reaction

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