Seminar on Green Sustainable Chemistry in Tottori (2014-1)

 

日時：2014年 5月 23日（金）   13：20〜15：30  

場所：鳥取大学大学院工学研究科大講義室  

鳥取市湖山町南4-101  

 

 

 

主催   鳥取大学グリーン・サスティナブル・ケミストリー  

(GSC)研究センター  

 

 

 

 

 

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プログラム  

 

開会挨拶   センター長   伊藤  敏幸  

 

13:30-14:30：座長   伊藤  敏幸  

小林   修     （東京大学大学院理学系研究科  教授）  

「Immobilized  Catalysts  for  Green  Sustainable  Chemistry」  

 

14:30-15:30：座長   櫻井  敏彦  

伊原   博隆  （熊本大学大学院自然科学研究科(工学・化学系)  教授，    

熊本大学副学長）  

「Supramolecular  Gels」  

 

 

 

 

 

 

 

閉会  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Shū Kobayashi

Professor Shū Kobayashi studied at the University of Tokyo, receiving his Ph.D. in 1988

working under the direction of Professor T. Mukaiyama. Following an initial period as

assistant professor, he was promoted to lecturer then associate professor at Science

University of Tokyo (SUT). In 1998, he moved to the Graduate School of Pharmaceutical

Sciences, the University of Tokyo, as full professor. In 2007, he was appointed to his

current position as professor of Organic Chemistry in the Department of Chemistry,

Faculty of Science, the University of Tokyo. He has held various visiting professorships,

including the Universite Louis Pasteur, Strasbourg (1993), Kyoto University (1995),

Nijmegen University (1996), Philipps-University of Marburg (1997), Paris-Sud (2010).

Professor Kobayashi has wide-ranging research interests that include the development of

new synthetic methods and novel catalysts, organic reactions in water, solid-phase

synthesis, total synthesis of biologically interesting compounds, and organometallic

chemistry. He has held numerous named lectureships and is a recipient of many prestigious

awards, including the Chemical Society of Japan Award for Young Chemists (1991),

Springer Award in Organometallic Chemistry (1997), IBM Science Award (2001), Organic

Reactions Lecturer (2002), Nagoya Silver Medal (2002), Mitsui Chemical Catalysis

Science Award (2005), JSPS Prize (2005), the Arthur C. Cope Scholar Award from the

American Chemical Society (2006), Howard Memorial Lecturer (2006), C.S. Hamilton

Award (2007), Merck-Cambridge Lecturer (2007), Humboldt Research Award (2013), and

Green Chemistry Minister of Education Award (2013).

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Immobilized Catalysts for Green Sustainable Chemistry

Shū Kobayashi

Department of Chemistry, School of Science, The University of Tokyo

Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033 Japan

E-mail: shu_kobayashi@chem.s.u-tokyo.ac.jp

Abstract Homogeneous catalysts and heterogeneous catalysts have merits and demerits that are

somehow conflict. “Dream catalysts” have both merits, and in this lecture our trials to develop “dream catalysts” are described. Several types of metal nanoclusters as immobilized catalysts for reduction, oxidation, and C-C bond-forming reactions including asymmetric catalysis will be discussed. For example, we have developed heterogeneous polymer-incarcerated nickel nanoparticles, which catalyzed cross-coupling reactions. The matrix structure of these catalysts incorporates both N-heterocycle carbenes as ligands and nickel nanoparticles, thanks to a new design of cross-linking agents in polymer supports. These embedded NHCs were detected by Field Gradient Swollen-Resin Magic Angle Spinning (FG-SRMAS) NMR analysis. They were successfully applied to Corriu–Kumada–Tamao reactions with a broad substrate scope including functional group tolerance, and the catalyst could be recovered and reused several times without loss of activity.

References 1) R. Akiyama, S. Kobayashi, Chem. Rev. 2009, 109, 594. 2) S. Kobayashi, H. Miyamura, Chem. Rec. 2010, 10, 271. 3) T. Yasukawa, H. Miyamura, S. Kobayashi, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16963. 4) J.-F. Soulé, H. Miyamura, S. Kobayashi, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10602. 5) H. Miyamura, G. C. Y. Choo, T. Yasukawa, W.-J. Yoo, S. Kobayashi, Chem. Commun.

2013, 49, 9917. 6) S. Kobayashi, H. Miyamura, Aldrichimica Acta 2013, 46, 3. 7) T. Yasukawa, H. Miyamura, S. Kobayashi, Chem. Soc. Rev. 2014. DOI:

10.1039/c3cs60298b.

x y z

OOH

4

Micro-encapsulation

cross-linking

O OOHHO

MM

MM

MMHO OHOO

Polymer

Polymer

MM

MM

MMO

Polymer

O O

Polymer

HO

OHOH

OO

+ Metal

4

Hirotaka Ihara He was born in Kita-kyushu, Fukuoka in 1954. He received B.S. (1977) and M.S. (1979) degrees from Kumamoto University under the direction of Prof. Kimiho Yamada in Synthetic Chemistry. He received a Ph.D. (1982) from Kyushu University under the direction of Prof. Toyoki Kunitake in Polymer Chemistry. He became Professor in Kumamoto University (1997). He is now the leader of the Supramolecular Chemistry Group at the Department of Applied Chemistry and Biochemistry, Kumamoto University as well as Vice President of Kumamoto University for International Affairs. Keywords for current research fields: molecular assembling for supramolecular chemistry; nano-architecture based on highly-ordered systems; functional molecular gels; photo-electro organics, and so on. His achievements have been reported as 300 journal papers and 100 patents.

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Supramolecular Gels

Hirotaka IHARA Department of Applied Chemistry and Biochemistry, Kumamoto University, Japan

Kumamoto Institute for Photo-Electro Organics, Japan E-mail: ihara@kumamoto-u.ac.jp

URL: http://www.chem.kumamoto-u.ac.jp/~iahra/ Abstract

Gels are generally defined as a dilute cross-linked system, which exhibits no flow but mostly composed of a liquid. Therefore, a gel state is often observed by chemical crosslinking of well-dispersed amorphous polymers to produce three dimensional network. On the other hand, our gels1 are absolutely different from these conventional gels because the gel state can be achieved by fibrillar aggregation of low-molecular-weight compounds but not polymers, and therefore the resultant gels show supramolecular functions through formation of highly-ordered secondary structures.

This paper introduces our basic idea to create supramolecular gels and some applications. Some of our successful examples are found in peptide-based derivatives. For example, a lipophilic L-glutamide derivative, which is prepared by introduction of a chromophoric group and two long chain alkyl groups via amide bonds into L-glutamic acid, behaves as a gelator in organic solvents such as benzene, toluene and cyclohexane. TEM and SEM observation indicate that the L-glutamide forms nano-fibrillar aggregates and the gelation can be brought about by three-dimensional network formation.

This paper also demonstrates that the obtained nano-fibrillar aggregates show unique optical properties in CD and fluorescent spectra when pyrene is selected as a chromophoric group.2-4 For example, an excimeric fluoresce can be observed in gel-forming solvents but not in the others. This is due to high molecular ordering among pyrene moieties, and as a result high Stokes shift is realized. This phenomenon is fortunately performed even in polymer films such as polystyrene and PMMA.5-7 In this paper, we also demonstrate the application as a light-management film for power conversion enhancement of solar cells. The enhancement of power conversion efficiency can be due to high Stokes shift realizing the wavelength conversion from UV-A to useful visible light. 1. H. Ihara, M. Takafuji, T. Sakurai, Encyclopedia of Nanoscience & Nanotechnology,

American Scientific Publishers, California, Vol. 9, p.473, 2004. 2. M. Takafuji, A. Ishiodori, T. Yamada, T. Sakurai, H. Ihara, Chem. Comm., p.1122,

2004 3. H. Jintoku, T. Sagawa, K. Miyamoto, M. Takafuji, H. Ihara, Chem. Comm., Vol.46,

p.7208, 2010. 4. H. Jintoku, T. Sagawa, M. Takafuji, H. Ihara, Chem. Eur. J., Vol.17, p.11628, 2011. 5. H. Jintoku, H. Ihara, Chem. Comm., Vol.48, p.1144, 2012. 6. H. Jintoku, Y. Okazaki, M. Takafuji, H. Ihara, Chem. Lett., Vol.42, p.1297, 2013. 7. H. Jintoku, M. Yamaguchi, M. Takafuji, H. Ihara, Adv. Funct. Mat., in prints.

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鳥取大学GSCセミナーの歴史    

○第 1回（Seminar  on  Green  and  Sustainable  Chemistry  in  Tottori），日本化学会・グ

リーンケミストリー研究会（17th  Green  Chemistry  Forum）と共催，平成 20年 12月 10

日，とりぎん文化会館（鳥取県民文化会館）小ホール,  講師 3名，出席者 187名  

講師：上村  明男（山口大学大学院医学系研究科  教授），「プラスチックの化学リサイクルに向

けた新しい方法」  

講師：丹羽  幹（鳥取大学大学院工学研究科  教授），「Yゼオライトのブレーンステッド酸性質

発現と触媒活性」  

講師：萩原  久大（新潟大学大学院自然科学研究科  教授）「イオン液体固定化触媒（SILC）と

グリーンケミストリー」  

講師：  Professor  TECK  PENG  LOH（Nanyang  Technological  University,（Singapore））

“Ionic  Liquids  as  Green  Solvents  &  Catalysts  for  Organic  Synthesis”  

 

○第 2回（Seminar  on  Green  and  Sustainable  Chemistry  in  Tottori  2009  (1)）（科研

費，特定領域研究「イオン液体の科学」，触媒学会，石油学会と共催），Ｈ21年 11月 14日，

工学研究科大講義室，講師 13名，出席者 167名  

講師：Professor  Douglas  MacFarlane(  Monash  Univ.,  Australia)”  Ionic  Liquids  and  

Global  Sustainability”  

講師：Dr.  Asako  Narita  (Kyoto  University,  Japan)  “Ionic  Liquid-modified  Inorganic  

Nanoparticles  and  their  Biomedical  Applications”  

講師：Dr.  Hideo  Midorikawa  (Asahi  Kasei  Chemicals  Corp.,  Japan),  “Environmental  

Friendly   Process   for   Producing   Cyclohexanol   from   Benzene   by   Using  

Heterogeneous  Catalysts”  

講 師： Dr.   Kazu   Okumura   (Tottori   Univ.,   Japan),   “In   situ   X-ray   Absorption  

Spectroscopic  Study  of  Highly  Dispersed  Pd  Species  Active  in  the  Suzuki-Miyaura  

Reactions”  

講師：Professor  Toshiyuki  Itoh  (Tottori  Univ.,  Japan),  “Iron  Salt-catalyzed  One-Pot  

Nazarov  Cyclization  /  Michael  Reaction  of  Pyrrole  Derivatives  

講師：Professor  Bohari  M.   Yamin   (Univ.  Kebangsaan,  Malaysia),  “Structural   and  

Complexation  Studies  of  Fluorophenylthioureas”  

講師：Dr.  Hyunjoo  Lee  (KIST,  Korea),”  Alkyl  Polyfluoroalkyl  Imidazolium  Ionic  liquids:  

Synthesis  and  Characterization”  

講師：Dr.   Hisashi   Shimakoshi   (Kyushu   Univ.,   Japan),   “Bio-related   Tetrapyrrole  

Catalyst  with  Ionic  Liquid”  

講 師 ： Professor   Kenji   Takahashi,   (Kanazawa   Univ.,   Japan),”   ormation   of  

Anhydrosugars  from  Cellobiose  in  Ionic  Liquids”  

講師：Dr.  Mayumi  Nishida  (Koei  Chemical  Co.  Ltd.,  Japan),  ”  The  Development  of  

Koei’s  Ionic  Liquids”  

講師：Professor   Seiji   Suga,   (Okayama   Univ.,   Japan),   ”   Electroorganic   Synthesis  

Using  Micro  Reaction  Systems”  

講師：Professor  Toshio  Fuchigami  (Tokyo  Institute  of  Technology,  Japan),”  Highly  

Selective  Fluorination  of  Organic  Molecules  and  Macromolecules  in  Ionic  Liquids”  

講師：Professor  Junko  N.  Kondo  (Tokyo  Institute  of  Technology,  Japan),  “Crystalline  

Mesoporous  Ta2O5  Photocatalyst  for  Overall  Water  Splitting”  

 

○第 3回（Seminar  on  Green  and  Sustainable  Chemistry  in  Tottori  2009  (2)）Ｈ21

年 12月 1日，工学研究科大講義室,  講師 2名，出席者 154名  

講師：Professor  Pedro  Lozano  (University  of  Murcia,  Spain),  “Enzymatic  Catalysis  in  

Ionic  Liquids  and  sc-CO2  Biphasic  Systems”  

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講師：Professor  Joe  Chappell University  of  Kentucky,  USA),“Evolving  the  Catalytic    (

Specificity  of  Terpene  Biosynthetic  Enzymes  and  the  Development  of  Sustainable,  

Robust  Production  Platforms  in  Yeast  and  Plants”  

 

○第 4回（2010 年度 GSC  in  Tottori（1））（日本化学会，第 53回中国四国産学連携化学

フォーラムと共同開催）Ｈ22年 9月 20日，工学研究科大講義室，講師 5名，出席者 177    

特別講演：  J-E.  Bäckvall（ストックホルム大学教授）” A  Biomimetic  Approach  to  Green  Organic  Transformations”  

特別講演：  B.  K.  Mihovilovic（ウイーン工業大学教授）“Bioorganic  Chemistry  in  

Sustainable  Synthesis”  

講師：國信  洋一郎（岡山大学大学院自然科学研究科  助教）「不活性結合の切断を鍵とする新

規有機合成反応の開発」  

講師：米山  公啓（広島大学大学院工学研究科  助教）「安全・安価な金属触媒を活用した有機

合成反応」  

講師：依馬  正（岡山大学大学院自然科学研究科  准教授）「多重水素結合部位を有するキラル

大環状化合物の不斉識別機能」  

 

○第 5回（2010 年度 GSC  in  Tottori  (2)）(日本化学会，触媒学会，石油学会，化学工学会

と共催)，H22 年 11月 13日工学研究科大講義室，講師 4名，出席者 188名  

講師：Suk  Bong  HONG  (Pohang  University  of  Science  and  Technology,  Korea)  

“Zeolite  Syntheses  via  a  CDM  Approach”  

講師：Shinji  INAGAKI  (Toyota  Central  R&D  Labs,  Inc.,  Japan)      

“Synthesis   of   Optically   Active   Periodic   Mesoporous   Organosilicas   toward   the  

Construction  of  Artificial  Photosynthesis”  

講師：Akira  MIYAMOTO  (Tohoku  University,  Japan)  

“Multi-level   Computational   Chemistry   Methods   for   Green   and   Sustainable  

Chemistry”  

講師：German  SASTRE  (Instituto  de  Tecnologia  Quimica  UPV-CSIC,  Spain)  

“Synthesis  of  Octahedral  Metal  Oxides  with  Pore  Structures”  

 

○第 6回（2010 年度 GSC  in  Tottori(3)），（第 1回イオン液体討論会（イオン液体研究会）

と共催）  

平成23年1月17日,18日，とりぎん文化会館，参加者186名  

特別講演：R.  Rogers（アラバマ大学  教授，米国）“Ionic  Liquid  Solvents  for  the  Grand  

Challenge  Inherent  in  a  Biorefinery:  Extraction  and  Separation  of  Lignin,  Cellulose,  

and  Hemicellulose” 特別講演：M-J.  KOO（インハ大学  教授，韓国，韓国生物工学会会長）“Application  of  Ionic  

Liquids  in  Bioconversion  Process”  

 

○第7回（2011  Green  Sustainable  Chemistry  Seminar  in  Tottori  (1)）  

2011年12月15日（木），共通教育棟A20講義室，出席者93名，講師3名  

講師：久枝   良雄   （九州大学大学院工学研究院   教授）「Bio-inspired   Catalysts   for  

Degradation  of  Environmental  Pollutants:  Lessons  from  Metalloenzyme（バイオイン

スパイアード触媒の創製と環境浄化への応用）」  

講師：稲永  純二  （九州大学先導物質化学研究所  教授）「Green  Asymmetric  Catalysis  with  

Diionic   Chiral   Sc-Complex   in   Ionic   Liquid:   An   Organic   Solvent-Free   Catalytic  

Asymmetric  Reaction  Process（有機溶媒フリーの不斉反応プロセスの構築）」  

講師：Suojiang  Zhang  （中国科学院(北京)教授，プロセス工学研究所長）「Hydrogen  Bonds:  

A  New  Insight  Into  Ionic  Liquids」  

 

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○第 8回（2011  Green  Sustainable  Chemistry  Seminar  in  Tottori  (2)）  

2012年2月14日（火曜），工学研究科大講義室，出席者193名，講師3名  

講師：小川  順（京都大学大学院農学研究科  教授）「Valuable  microbial  functions  pioneering  

bio-based  industry-  development  of  bio-lipid  platform  and  biotransformation  」  

講師：酒井  貴志（岡山大学大学院自然科学研究科  教授）「New  and  Efficient  Catalysts  for  

Activation  of  Carbon  Dioxide  and  Epoxide  to  Produce  Cyclic  Carbonate」  

講師：Xin-Hui  Xing（中国，清華大学  教授）「Microbial  Evolution  Engineering  for  Microbial  

Strain  Improvement」  

 

○第 9回（2012  Green  Sustainable  Chemistry  Seminar  in  Tottori  (1)）  

GSC 研究センター設置記念講演会  

2012 年 10月 14日（火曜），共通教育棟A20講義室，出席者 152名，講師 3名  

講師：奥村  和（鳥取大学大学院工学研究科  准教授）  

「Structure  and  catalysis  of  layered  NbW  oxide  catalysts  constructed  by  the  

self-assembly  of  nanofibers」  

講師：Dae  Yoon  Chi（韓国  Sogang大学  教授）  

「 New   Concept   Nucleophilic   Fluorination   Assisted   by   1H-1,2,3-Triazol-3-ium  

Triflates」  

講師：吉田  潤一（京都大学大学院工学研究科  教授）  

「空間で時間を制御する合成化学」  

 

○第 10回（2012  Green  Sustainable  Chemistry  Seminar  in  Tottori  (2)）  

2012 年 12月 3日（月曜），工学研究科大講義室，出席者 156名，講師 3名  

講師：Franz  Hollmann  (オランダ，Delft  工科大学  准教授)「Oxidoreductases  for  a  

greener  organic  synthesis  –  scope  and  challenges」  

講師：伊藤  伸哉（富山県立大学教授，生物工学研究センター所長）  

「Development  of  novel  biocatalysts  for  producing  chiral  compounds」  

講師：溝端   知宏（鳥取大学大学院工学研究科  准教授）  

「Elucidating  the  molecular  mechanism  of  chaperonin-  facilitated  protein  folding」  

 

○第 11 回（2013  Green  Sustainable  Chemistry  Seminar  in  Tottori(1)）有機合成

化学協会中国四国支部  （第 69回パネル討論会）と共催  2013 年 6月 13日（木曜），工学研究科大講義室，出席者 105名，講師 3名  

講師：藤井  郁雄(大阪府立大学大学院理学系研究科教授，生命環境科学域  自然科学類・学類長)

「Molecular  Basis  for  Transition-state  Stabilization  in  Catalytic  Antibodies」  

講師：宇梶  裕（金沢大学理工研究域物質化学系  教授）  

「Development  of  novel  synthetic  methods  for  heterocycles  utilizing  1,3-dipoles」  

講師：三好  徳和（徳島大学大学院教授・ソシオアーツ＆サイエンス研究部）  

「Development  and  Application  for  Unexpected  Sr-mediated  Reactions」  

 

○第 12 回（2013  Green  Sustainable  Chemistry  Seminar  in  Tottori(2)）日本化学

会中国四国支部（平成 25年度  鳥取地区化学講演会）と共催  2013 年 10月 25日（金曜），工学研究科大講義室，出席者 160名，講師 3名  

講師：Peter  Wasserscheid（ドイツ  フリードリヒ・アレクサンダー大学エアランゲン＝ニュ

ンベルク  教授）「Ionic   Liquid   Thin   Films   in   Catalysis   -   Fundamental   Aspects   and  

Applications」  

講師：秋山   隆彦（学習院大学理学部化学科   教授）「Recent   Progress   in   the   Chiral  

Phosphoric  Acid  Catalysis」    

講師：吉田  勝  （産業技術総合研究所  博士）「Gels  and  Photoresoponsive  Compounds  as  

Novel  Smart  Materials」                          

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○第 1３回（2013  Green  Sustainable  Chemistry  Seminar  in  Tottori(３)）  

2014 年 1月 30日（木曜），工学研究科大講義室，出席者 118名，講師 3名  

講師：Jason   A.   C.   Clyburne（セントメリー大学   (カナダ)  教授）「Unusual   anions   in  

ion-rich  media  and  their  implication  in  catalysis  and  in  nature」  

講師：柳  日馨（大阪府立大学大学院理学系研究科  教授）「Greener   Synthetic   Processes  

Based  on  Continuous  Micro  Flow  Systems  」  

講師：松浦  和則（鳥取大学大学院工学研究科  教授）「Development   of   Self-assembled  

Synthetic  Viral  Capsids  」  

 

延べ参加者2036名，講師50名