サウサンプトンfc選手

info_outline 重要なお知らせ search search facebook twitter youtube instagram spotify languageEnglish mode_of_travelアクセス forward_to_inboxお問い合わせ diversity_2社会貢献 handshake寄付のご案内 News Press Releases News 受賞・表彰 お知らせ Features 理学部ニュース リガクル YouTube Events サイエンスギャラリー イメージバンク 理学系について 研究科長からのご挨拶 憲章 組織 機構図・役職 窓口一覧(学内限定) 研究者 共有施設 理学図書館 小柴ホール・共通講義室 歴史 ロゴ 理学部概要・パンフレット 会議資料 教授会議事録 会議資料サイト(学内限定) 研究 最新の研究成果 専攻紹介 附属施設紹介 素粒子物理国際研究センター 研究倫理 入学案内 学部 アドミッションポリシー 学士入学 GSC 学部研究生 学部聴講生 奨学金 大学院 アドミッションポリシー 修士課程 博士課程 GSGC 外国人特別選考 外国人研究生 大学院研究生 特別聴講学生 奨学金 教育 学部教育 お知らせ 学科紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 科目ナンバリング 授業評価アンケート 大学院教育 お知らせ 専攻紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 産学連携プラットフォーム 科目ナンバリング 国際 ダブルディグリープログラム 受入れプログラム 学生の声 UTRIP GSC GSGC その他プログラム 派遣プログラム 学生の声 SVAP UGRASP GRASP その他プログラム 支援 奨学金・経済的支援 就職情報・キャリア支援 キャンパスライフ 保健センター 学生支援室 育児支援室・休養室 ハラスメント相談体制 ダイバーシティ＆インクルージョン 男女共同参画室 バリアフリー支援室 国際支援 留学生 外国人研究者・教員 在学生向け留学情報 研究者の海外派遣情報 グローバル化支援(学内) ETHZとの戦略的パートナーシップ(SPUR) 研究科支援 研究支援総括室 情報システムチーム 技術部 広報室 環境と安全 環境安全管理室 放射線管理室 研究資金 卒業生・修了生 同窓会 各種証明書交付申請のご案内 person 訪問者別 edit_note受験生 apartment在学生 location_city駒場生 school卒業生 lab_research教職員・研究者 video_camera_frontメディア JP EN person訪問者別 受験生 News 重要なお知らせ Press Releases 受賞・表彰 理学部ニュース リガクル YouTube Events サイエンスギャラリー 理学系について 理学図書館 小柴ホール・共通講義室 理学部概要・パンフレット 研究 最新の研究成果 入学案内（学部） アドミッションポリシー 学士入学 GSC 学部研究生 学部聴講生 奨学金 入学案内（大学院） --> 入学案内（大学院） アドミッションポリシー 修士課程 博士課程 GSGC 外国人特別選考 外国人研究生 大学院研究生 特別聴講学生 奨学金 学部教育 学科紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 大学院教育 専攻紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 産学連携プラットフォーム 国際プログラム（受け入れ） 学生の声 UTRIP GSC GSGC その他プログラム 国際プログラム（派遣） 学生の声 SVAP UGRASP GRASP その他プログラム 支援 奨学金・経済的支援 就職情報・キャリア支援 保健センター 学生支援室 育児支援室・休養室 ハラスメント相談体制 男女共同参画室 バリアフリー支援室 留学生 社会貢献 社会貢献 在学生 News 重要なお知らせ Press Releases 受賞・表彰 理学部ニュース リガクル YouTube Events サイエンスギャラリー イメージバンク 理学系について 窓口一覧(学内限定) 理学図書館 小柴ホール・共通講義室 ロゴ 研究 最新の研究成果 入学案内 アドミッションポリシー 学部教育 お知らせ 大学院教育 --> 大学院教育 お知らせ 教育プログラム 産学連携プラットフォーム 国際プログラム 学生の声 SVAP UGRASP GRASP その他プログラム 支援 奨学金・経済的支援 就職情報・キャリア支援 保健センター 学生支援室 育児支援室・休養室 ハラスメント相談体制 男女共同参画室 バリアフリー支援室 留学生 研究支援総括室 情報システムチーム 技術部 放射線管理室 研究資金 社会貢献 社会貢献 卒業生・修了生 同窓会 各種証明書交付申請のご案内 駒場生 News 重要なお知らせ Press Releases 受賞・表彰 理学部ニュース リガクル YouTube Events サイエンスギャラリー イメージバンク 理学系について 理学図書館 小柴ホール・共通講義室 理学部概要・パンフレット 研究 最新の研究成果 入学案内 アドミッションポリシー（学部） 学士入学 奨学金 学部・大学院教育 学科紹介（ガイダンス情報等） カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 国際プログラム 学生の声 SVAP UGRASP その他プログラム 支援 奨学金・経済的支援 就職情報・キャリア支援 保健センター 学生支援室 育児支援室・休養室 ハラスメント相談体制 男女共同参画室 バリアフリー支援室 留学生 社会貢献 卒業生 News 重要なお知らせ Press Releases 受賞・表彰 理学部ニュース リガクル YouTube Events サイエンスギャラリー イメージバンク 理学系について 理学図書館 小柴ホール・共通講義室 研究 最新の研究成果 社会貢献 社会貢献 卒業生・修了生 同窓会 各種証明書交付申請のご案内 寄付のご案内 基金紹介 寄附金の活用事例 寄付者からのコメント 教職員・研究者 News 重要なお知らせ Press Releases 受賞・表彰 理学部ニュース リガクル YouTube Events サイエンスギャラリー 理学系について 窓口一覧(学内限定) 理学図書館 小柴ホール・共通講義室 ロゴ 理学部概要・パンフレット 会議資料サイト(学内限定) 研究 最新の研究成果 支援 奨学金・経済的支援 保健センター 育児支援室・休養室 ハラスメント相談体制 男女共同参画室 バリアフリー支援室 外国人研究者・教員 グローバル化支援(学内) 研究支援総括室 情報システムチーム 技術部 広報室 環境安全管理室 放射線管理室 研究資金 社会貢献 社会貢献 寄付のご案内 基金紹介 寄附金の活用事例 寄付者からのコメント メディアの方 News Press Releases 受賞・表彰 理学部ニュース リガクル YouTube サイエンスギャラリー イメージバンク 研究 最新の研究成果 社会貢献 社会貢献 その他 お問い合わせ list メニュー News Press Releases News 受賞・表彰 お知らせ Features 理学部ニュース リガクル YouTube Events サイエンスギャラリー イメージバンク 理学系について 研究科長からのご挨拶 憲章 組織 機構図・役職 窓口一覧(学内限定) 研究者 共有施設 理学図書館 小柴ホール・共通講義室 歴史 ロゴ 理学部概要・パンフレット 会議資料 教授会議事録 会議資料サイト(学内限定) 研究 最新の研究成果 専攻紹介 附属施設紹介 素粒子物理国際研究センター 研究倫理 入学案内 学部 アドミッションポリシー 学士入学 GSC 学部研究生 学部聴講生 奨学金 大学院 --> 大学院 アドミッションポリシー 修士課程 博士課程 GSGC 外国人特別選考 外国人研究生 大学院研究生 特別聴講学生 奨学金 教育 学部教育 お知らせ 学科紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 科目ナンバリング 授業評価アンケート 大学院教育 お知らせ 専攻紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 産学連携プラットフォーム 科目ナンバリング 国際 ダブルディグリープログラム 受入れプログラム 学生の声 UTRIP GSC GSGC その他プログラム 派遣プログラム 学生の声 SVAP UGRASP GRASP その他プログラム 支援 奨学金・経済的支援 就職情報・キャリア支援 キャンパスライフ 保健センター 学生支援室 育児支援室・休養室 ハラスメント相談体制 ダイバーシティ＆インクルージョン 男女共同参画室 バリアフリー支援室 国際支援 留学生 外国人研究者・教員 在学生向け留学情報 研究者の海外派遣情報 グローバル化支援(学内) ETHZとの戦略的パートナーシップ(SPUR) 研究科支援 研究支援総括室 情報システムチーム 技術部 広報室 環境と安全 環境安全管理室 放射線管理室 研究資金 卒業生・修了生 同窓会 各種証明書交付申請のご案内 diversity_2社会貢献 mode_of_travelアクセス forward_to_inboxお問い合わせ handshake寄付のご案内 JP EN JP EN Press Releases ホーム News Press Releases 電気を用いて金属廃棄物を大幅に削減した連続フロー反応を実現 DATE2023.05.23 #Press Releases 電気を用いて金属廃棄物を大幅に削減した連続フロー反応を実現   小林 修（化学専攻 教授） 山下 恭弘（化学専攻 准教授） 安川 知宏（研究当時：GSC社会連携講座 特任助教、現：パリ市立工業物理化学学校 博士研究員）   発表のポイント 電気化学を用いる連続フロー反応を開発し、現行法に比べて金属廃棄物の大幅削減を達成した。 電極として窒素ドープ炭素上に担持した単原子亜鉛を用いることで、電極上の亜鉛種の漏出を大幅に抑制することができ、亜鉛種のリサイクルを実現した。 医薬品や農薬、機能性化学品の連続合成への展開、金属廃棄物削減による脱炭素社会への貢献が期待される。 本研究の概要図   発表概要 東京大学大学院理学系研究科の小林教授、山下准教授、安川元特任助教らの研究グループは、電気化学を用い、現行法に比べて金属廃棄物を大幅に削減した連続フロー反応を開発した。連続フロー反応（注1）は、フラスコやタンク等を用いて反応を行う従来のバッチ法とは異なり、カラムやループに原料と反応剤を流通させて行うため、効率性、安全性、生産性などに優れており、次世代の有機合成手法として期待されている。一方、有機合成化学においては、目的とする化合物を合成するにあたり、有機金属化合物（注2）が多用されているが、大量に発生する金属廃棄物の処理が問題になっている。これに対して、電極を用いる電気化学的有機合成反応（注3）は、反応において電子を直接反応剤として用いる反応であり、反応後に副生する廃棄物を削減できるクリーンな反応である。しかしながら、これまで有機金属化合物を用いる電気化学的有機合成反応では大量の金属廃棄物が副生し、また、連続フロー反応を実現した例はなかった。これに対して本研究では、新たに構築した金属種を電極として用い、有機金属化合物の反応において現行法に比べて金属廃棄物の大幅削減を実現する、連続フロー反応を開発した。 新たな電極上の金属活性種として、担持する金属を従来のナノ粒子ではなく単原子にした窒素ドープ炭素(Nitrogen-Doped Carbon, NDC, 注4)担持単原子金属（注5）に着目し、亜鉛原子が平均 4 つの窒素原子に配位した窒素ドープ炭素担持単原子亜鉛を構築した。これを電極として用いて、イミン（注6）のアリルブロミドによるアリル化反応（注7）を電気化学的連続フロー条件下で行ったところ、最小限の亜鉛漏出で長時間にわたって連続的に目的物を高収率で得ることができた。また、この反応では亜鉛は触媒的にリサイクルしていることが分かり、その触媒回転数(TON)（注8）は対応するバッチでの反応に比べて約5倍であった。本系により、最小限の金属廃棄物で目的物を連続的に得ることができ、環境にやさしい炭素―炭素結合生成反応を連続フロー条件下にて実現することができた。本研究によって、医薬品や農薬、機能性化学品の連続合成への展開、金属廃棄物削減による脱炭素社会への貢献が期待される。 発表内容 <研究の背景>環境汚染、エネルギーの浪費が問題となっている昨今の状況において、グリーン・サスティナブルケミストリーの実現は有機合成化学者にとって重要な使命の一つである。一方で医薬品や農薬、機能性化学品等のファインケミカルズの供給は人類の福祉を維持していくために必要不可欠なものであり、その迅速な供給が社会から強く望まれている。しかし、これまでに多くの化学産業がさまざまな製品を生み出し市場に供給しているが、このような製品の生産に伴い副生する二酸化炭素の放出や、有害な金属を含む廃棄物の発生が地球環境に大きな影響を与えることが社会問題になっている。よって有機合成化学の観点からは、廃棄物を最小限に抑え、かつ持続可能なエネルギーを用いる反応手法を開発していく必要がある。 有機合成手法の一つである連続フロー反応は、フラスコやタンク等を用いて反応を行う従来のバッチ法とは異なり、カラムやループに原料と反応剤を流通させながら行うため、効率性や安全性、生産性の観点から迅速かつ多量に有機化合物を合成するために適した次世代の有機合成手法である。また、少ないスペースで容易に合成のスケールアップが可能であることから、経済性の観点からも重要視されている。さらに、目的物を欲しい時に必要な量だけ合成することのできるオンデマンド性を有しているため、余剰生産物の削減にも繋がり、廃棄物の少ない環境調和型有機合成手法であると言える。 有機金属試薬はその高い反応性のため、有機分子の基本骨格を構築するための炭素―炭素結合形成反応において幅広く用いられており、有機合成化学において必須な試薬である。 しかしながら、その使用後に大量に発生する金属廃棄物の処理が問題となっていた。よって、有機金属試薬を用いて金属廃棄物を発生させずに進行する炭素―炭素結合形成反応は、有機合成化学において理想的な分子骨格構築反応であると言える。 また、電極を用いる電気化学的有機合成反応は、反応において電子を直接反応剤として用いる反応であり、反応後に副生成物が少ないことから、従来の有機合成反応に比べて廃棄物を削減できるクリーンな反応である。さらに、電子は再生可能エネルギーから電力として直接供給できるため、クリーン・サスティナブルケミストリーの概念にも合致している。しかしながら、これまで有機金属化合物を用いる電気化学的有機合成反応では、大量の金属廃棄物が副生してしまっていた。さらに、本反応の連続フロー反応を実現した例はなかった。 <研究の内容>今回の研究では、新たな手法で担持した金属を電極として用いる電気化学的フロー反応を開発した。窒素ドープ炭素は、その強い金属―窒素相互作用によって担持した金属種を大幅に安定化することができるため、ナノ粒子金属（注9）や単原子金属を担持するための魅力的な不溶性担体（注10）である。さらに、その導電性から電極の材料としてしばしば用いられてきた。ここで発表者らは、窒素ドープ炭素に担持する金属種を従来のナノ粒子ではなく単原子にした窒素ドープ炭素担持単原子金属に着目した。窒素ドープ炭素担持単原子金属は強い金属―担体相互作用を有し、また金属を単原子化することにより原子利用効率を最大化する設計で最近注目されている。また、炭素上の窒素原子が金属原子に強固に結合することが期待できるため、バルクの金属や窒素ドープ炭素担持ナノ粒子金属に比べて、その漏れ出しを大きく抑制できる可能性がある。この金属種も窒素ドープ炭素担持ナノ粒子金属と同様に電気化学の分野で電極として研究されている一方で、その用途はエネルギー分野の反応への応用に限られており、電気化学的有機合成反応、さらには電気化学的連続フロー炭素―炭素結合生成反応への応用はなされていなかった。そこでこの金属担持方法を亜鉛金属の担持に適用し、電気化学的連続フロー炭素―炭素結合生成反応の開発を行った。 亜鉛原子が平均 4 つの窒素原子に配位した単原子亜鉛 (Zn-N-C)の調製を試みたところ、zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8)の焼成を利用して調製した金属 有機構造体（MOF）（注11）が良い結果を与えることを見出し、最後に塩酸を用いた酸処理を行うことによって有効な窒素ドープカーボン担持単原子亜鉛(Zn-N-C/HCl)を構築することができた。構築した担持亜鉛種を電極として用いてイミンのアリルブロミドを用いるアリル化反応の検討を行ったところ、反応が高収率で進行し、亜鉛種の漏出も大幅に抑えられていることを明らかにした（図1）。 図1：窒素ドープ炭素担持単原子亜鉛を用いるイミンの電気化学的アリル化反応   そこでこの反応系を連続フロー反応に展開した。フローチャネル内でZn-N-C/HCl電極を陰極に、Ptを陽極に固定し、基質の溶液を一定電圧下で電極の間を流通させたところ、目的のホモアリルアミンを最小限の亜鉛漏出で50 時間にわたって連続的に高収率で得ることができた（図2）。また、その触媒回転数（TON）は9.0であり、この反応では亜鉛は触媒的にリサイクルしていることが分かった。この回転数は対応するバッチでの反応に比べて約5倍であった。 図2：電気化学的連続フロー反応   以上、今回電極に固定された窒素ドープ炭素担持単原子亜鉛（Zn-N-C/HCl）を用いるイミンの電気化学的連続フローアリル化反応を開発した。本系では最小限の金属廃棄物で連続的に目的物を合成することができ、環境にやさしい炭素―炭素結合生成反応を実現することができた。この研究によって連続フロー触媒的炭素―炭素結合形成反応の新しい可能性を見出すことができた。 <今後の展望>本研究で得られた成果により、窒素ドープ炭素上に担持された単原子金属を有する電極が、電気化学的連続フロー反応において金属の漏出を最小限にしつつ触媒的に機能することが明らかになった。本研究によって、医薬品や農薬、機能性化学品の連続合成への展開、金属廃棄物削減による脱炭素社会への貢献が期待される。   論文情報 雑誌名 Journal of the American Chemical Society 論文タイトル Heterogeneous Single-Atom Zinc on Nitrogen-Doped Carbon Catalyzed Electrochemical Allylation of Imines 著者 Ryusuke Masuda, Tomohiro Yasukawa,* Yasuhiro Yamashita, Tei Maki, Tomoko Yoshida and Shū Kobayashi* DOI番号 10.1021/jacs.3c03674   研究助成 本研究は、国立研究開発法人 日本医療研究開発機構（AMED）、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構 (NEDO）、および日本学術振興会科学研究費若手研究「不均一系金属ナノ粒子と有機触媒との協働作用によるキラル分子の連続合成（課題番号20K15274）」の研究の一環として行われました。   用語解説 注1  連続フロー反応 筒状の反応容器の片方の口から反応原料の溶液を導入して連続的に流通させ、容器内で反応を行ったのち、もうから方の出口から生成物を得る反応手法。従来のフラスコ等を用いるバッチ法に比べて、反応効率、安全性等の面でより優れており、次世代の有機合成法である。↑ 注2  有機金属化合物 炭素原子と金属原子が結合した分子。その炭素原子は強いマイナス電荷を有しており、他の炭素原子をもつ分子と反応して炭素―炭素結合を生成する。↑ 注3  電気化学的有機合成反応 反応溶液に電極を浸して電流を流しながら行う反応。電子の授受を伴う反応が起きる。↑ 注4  窒素ドープ炭素(Nitrogen-Doped Carbon, NDC) 炭素原子のみで構成される分子（グラファイト等）に少しだけ窒素原子を含ませた炭素材料。↑ 注5  単原子金属 通常金属原子は0価の状態で集合体を取りやすいが、これを原子一つのみに分離されて安定化された金属原子を指す。↑ 注6  イミン 炭素―窒素二重結合をもつ化合物。↑ 注7  アリル化反応 炭化水素であるプロペン（プロピレン）構造を目的物に導入する反応。↑ 注8  触媒回転数（TON） 単位時間あたりに触媒が何回機能したかを示す指標。大きいほど活性が高く優れた触媒であるといえる。↑ 注9  ナノ粒子金属 金属原子が複数集まった集合体で、数ナノメートルの大きさをもつもの。↑ 注10  不溶性担体 有機溶媒等の液体に溶解しない物質からなる担体。↑ 注11  金属有機構造体（MOF） 金属原子と、両端に金属原子と結合できる部位をもつ剛直な有機分子から構成される規則正しい配列を持つ多孔質三次元構造体。広い表面積を持つ。↑   News Press Releases 2024年 2023年 2022年 2021年 News 受賞・表彰 2024年 2023年 2022年 2021年 総長賞・学修奨励賞・研究奨励賞 受賞者一覧 お知らせ Features 理学部ニュース トピックス 2024年 2023年 2022年 2021年 理学エッセイ 理学のタマゴ 理学のススメ 未来へのとびら 理学の研究者図鑑 理学の謎 １+１から∞の理学 学部生に伝える研究最前線 理学の本棚 学生支援室よりみなさんへ・男女共同参画委員会よりみなさんへ 温故知新 英語で伝える科学 理学部見聞録 リガクル YouTubeチャンネル Events 理学部公開講演会 オープンキャンパス 高校生講座 女子中高生イベント 東京大学理学部ホームカミングデイ サイエンスカフェ 臨海実験所 植物園本園・分園 木曽観測所 過去に開催したイベント イベント通知メールの登録 サイエンスギャラリー イメージバンク 全て 建物 人 歴史 設備 教育 研究 物理学専攻 天文学専攻 地球惑星科学専攻 化学専攻 生物化学専攻 生物科学専攻 臨海実験所 植物園 地殻化学実験施設 天文学教育研究センター 数理科学研究科 学務からのお知らせ News Press Releases News 受賞・表彰 お知らせ Features 理学部ニュース リガクル YouTube Events サイエンスギャラリー イメージバンク 理学系について 研究科長からのご挨拶 憲章 組織 機構図・役職 窓口一覧(学内限定) 研究者 共有施設 理学図書館 小柴ホール・共通講義室 歴史 ロゴ 理学部概要・パンフレット 会議資料 教授会議事録 会議資料サイト(学内限定) 研究 最新の研究成果 専攻紹介 附属施設紹介 素粒子物理国際研究センター 研究倫理 入学案内 学部 アドミッションポリシー 学士入学 GSC 学部研究生 学部聴講生 奨学金 大学院 --> 大学院 アドミッションポリシー 修士課程 博士課程 GSGC 外国人特別選考 外国人研究生 大学院研究生 特別聴講学生 奨学金 教育 学部教育 お知らせ 学科紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 科目ナンバリング 授業評価アンケート 大学院教育 お知らせ 専攻紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 産学連携プラットフォーム 科目ナンバリング 国際 ダブルディグリープログラム 受入れプログラム 学生の声 UTRIP GSC GSGC その他プログラム 派遣プログラム 学生の声 SVAP UGRASP GRASP その他プログラム 支援 奨学金・経済的支援 就職情報・キャリア支援 キャンパスライフ 保健センター 学生支援室 育児支援室・休養室 ハラスメント相談体制 ダイバーシティ＆インクルージョン 男女共同参画室 バリアフリー支援室 国際支援 留学生 外国人研究者・教員 在学生向け留学情報 研究者の海外派遣情報 グローバル化支援(学内) ETHZとの戦略的パートナーシップ(SPUR) 研究科支援 研究支援総括室 情報システムチーム 技術部 広報室 環境と安全 環境安全管理室 放射線管理室 研究資金 卒業生・修了生 同窓会 各種証明書交付申請のご案内 寄付のご案内 基金紹介 寄付金の活用事例 寄付者からのコメント 社会貢献 --> 社会貢献 公募 アクセス お問い合わせ 撮影・取材について ポリシー サイトマップ facebook twitter YouTube instagram spotify © 2024 東京大学 大学院理学系研究科 広報委員会 ↑