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東大、単層カーボンナノチューブを活用し水の中で働く不斉触媒の高機能化を実現

発表日:2018年10月22日

「カーボンナノチューブの新展開:水中で働く不斉触媒の高機能化を実現」

1.発表者:

小林 修(東京大学大学院理学系研究科化学専攻 教授)

2.発表のポイント:

◆水を反応媒体として用いる最先端触媒的不斉合成(注1)技術と、日本発の次世代素材である単層カーボンナノチューブを精緻に組み合わせて、不斉触媒としての機能の劇的な向上を実現した。

◆触媒的不斉合成には精密な反応制御が必須であるため、脂溶性(注2)の原料を均一に可溶化させる有機溶媒が広く用いられている。今回の発見は、有機溶媒中では得られない独自の技術であり、本技術によりさまざまなニトロン類(注3)の効率的な触媒的不斉合成が初めて達成された。

◆本研究成果は、近年水中で展開されてきた有機化学に新たな領域を切り拓くと同時に、カーボンナノチューブの新たな活用法を提示するものである。また反応媒体として水を活用することで、均一系触媒や有機溶媒中では達成できない精密な触媒的不斉合成発展へつながることが期待される。

3.発表概要:

東京大学大学院理学系研究科の小林 修教授らのグループは、単層カーボンナノチューブを活用して水の中で働く不斉触媒機能の向上を図り、ニトロン類の効率的な触媒的不斉合成を達成した。

水のみを反応媒体として用いる有機合成は、環境調和型の次世代型有機合成手法として活発に研究開発されているが、水中では溶解性の問題など有機溶媒中と異なり制約が多く、精密な反応制御が求められる触媒的不斉合成には困難も多々あった。特に複数の分子が介在する動的な反応環境中では、効率的な反応場を安定的に維持することが必ずしも容易でない。

本研究グループは、単層カーボンナノチューブの疎水的な表面環境、またその特異な電子特性を反応場に組み込むことで、不斉触媒の高機能化を実現した。単層カーボンナノチューブは、高比表面積、優れた導電性、比較的強い酸化耐性など特異な物理的性質を有する不活性な化学種であることから、不均一系触媒担体として近年応用が進む一方、チューブ間の相互作用によって束状(バンドル)になる性質があるため、単層カーボンナノチューブ表面に直接、相互作用の弱いカチオン性ルイス酸触媒(注4)を安定担持することは難しかった。そこで、本研究グループ固有の技術であるルイス酸-界面活性剤一体型触媒(注5)を用いて、高度分散状態を作り出す新規複合触媒の設計を試みた。単層カーボンナノチューブ表面に吸着されたルイス酸-界面活性剤一体型触媒分子が特異な反応場を形成し、高収率、高選択性を以てさまざまなニトロン類の触媒的不斉合成が達成された。

本研究成果は、「Science」のオンライン速報版で近日中に公開される。なお本研究は、日本学術振興会(JSPS)研究研究費助成事業 特別推進研究などの一環として行われた。

※以下は添付リリースを参照

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。

添付リリース

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0493720_02.pdf

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