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名古屋大学など、安定アミドを効率よくアミンやアルコールに変換する触媒を開発

2017/5/17 11:40
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発表日:2017年5月16日

安定アミドを効率よくアミンやアルコールに変換する触媒を開発

~再生可能な資源として炭素循環社会の実現に貢献~

 

■ポイント

 ○安定アミドは化学的に反応しにくく、燃料や医薬品合成の中間体として重要なアミンやアルコールに効率よく変換(水素化)する触媒がなかった。

 ○低温で低水素圧の温和な条件で反応が進み、副生成物が少なく、多くの種類のアミドを目的のアミンやアルコールのみに変換する触媒を開発した。

 ○天然に豊富な安定アミドを炭素資源として活用することで、炭素循環型社会の実現に貢献できると期待される。

 JST 戦略的創造研究推進事業において、名古屋大学 大学院理学研究科の斎藤 進 教授らの研究グループは、多彩な安定アミド注1)をアミンやアルコールに効率よく変換(水素化注2))できる触媒を開発しました。

 ナイロンやケブラーに代表される安定アミドは、人工高分子をはじめ、石油化学工業において多種多様に生産され、身の周りに豊富に存在する物質です。この安定アミドを炭素資源として、燃料や医薬品などに多く利用されるアルコールやアミンに変換する水素化は、炭素循環社会の実現に資する有効な反応です。そのため、安定アミドを水素化する触媒の開発に世界中の研究者が挑んできましたが、安定アミドは化学的に反応しにくく、その水素化には大きなエネルギーが必要でした。また、水素化できる安定アミドの種類は、天然資源にはあまり存在しない反応性の高い1~2種類の活性アミド注1)に限られていました。

 本研究グループは、新しいルテニウム錯体注3)を開発し、安定な水素分子と安定アミドの両方を反応しやすい状態にする新しい安定アミドの水素化触媒を見いだしました。この触媒によって、水素化できる安定アミドの種類が大幅に増え、その数は25種類以上です。さらに、この触媒を用いて、二酸化炭素由来の安定アミドを水素化し、これまでにない高効率でメタノールが得られることから、本触媒法は簡便なメタノールの合成法として、二酸化炭素の資源利用にも貢献すると期待されます。

 本触媒を活用することで、バイオマス資源注4)である安定アミドをアミンやアルコールに変換し、炭素資源として有効利用できることが期待されます。

 本研究成果は、2017年5月16日(英国時間)に英国科学誌「Scientific Reports」のオンライン版で公開されます。

 本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

 戦略的創造研究推進事業 先導的物質変換領域(ACT-C)

 研究領域:「低エネルギー、低環境負荷で持続可能なものづくりのための先導的な物質変換技術の創出」

 (研究総括:國武 豊喜 九州大学 高等研究院 特別主幹教授)

 研究課題名:「分子触媒と固体触媒のクロスオーバー領域の精密化に基づく二酸化炭素の資源化法の開拓」 

 研究代表者:斎藤 進(名古屋大学 大学院理学研究科 教授)

 研究期間:平成24年10月~平成30年3月

 上記研究課題では、光エネルギーもしくは熱エネルギーを用いてCO2を資源化するための新しい触媒化学的方法論の開発を目指しています。

■<研究の背景と経緯>

 ナイロンやケブラーに代表される安定アミドは、今日の生活を支える石油化学工業で大量に生産されるだけでなく、医薬品として用いられる分子の重要な骨格にも多く見られます。また、ペプチド化合物やたんぱく質などとして天然にも豊富に存在します。

 近年、安定アミドをアミンやアルコールに変換し、再生可能な炭素資源として有効利用することが求められています。アミンやアルコールは溶媒や燃料としての利用をはじめ、医薬品や農薬、香料、化粧品、洗剤、繊維の原料になるなど、その用途は多種多様で、生活に必要不可欠な化合物です。

 安定アミドをアミンやアルコールに変換する上で、最も理想的な方法の1つが水素化です(図1上段)。水素化は、水素ガス(水素分子)の2つの水素原子を無駄なく反応物質に結合させる方法で、安定アミドからアミンやアルコールに変換する際に、廃棄物を出さないクリーンな変換方法です。安定アミドは非常に反応しにくい化合物(図1中段)で、最も水素化が困難なカルボニル化合物注5)として知られており、これまで安定アミドの水素化には高温と高水素圧といった過酷な条件が必要とされてきました。しかし、高温と高水素圧条件では副反応が生じやすく、目的のアミンやアルコールのみを合成できないという問題点がありました。

 ※リリースの詳細は添付の関連資料を参照

 

 リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

リリースの詳細

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0445188_02.pdf

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