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東大、不均一系金属ナノ粒子とLewis酸の協調触媒系を用いることで大幅な反応速度の向上や新しい反応性の発現を発見

発表日:2022年04月15日

核還元のスーパー触媒 水素社会にも貢献

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)

宮村 浩之(東京大学大学院理学系研究科化学専攻 助教)

2.発表のポイント:

◆ 芳香環類の水素化反応は、水素の貯蔵・輸送及び、ファインケミカルズ(医薬品・化成品・農薬などの精密化学品)の製造にも適用可能な重要な反応である。今回、本反応のため、新たに開発した協調触媒系が、従来法に比べ最大でおよそ30倍の反応加速効果を示すことを見出した。

◆ 本研究では、不均一系金属ナノ粒子とLewis酸の協調触媒系を用いることで、大幅な反応速度の向上や新しい反応性の発現を発見し、不均一系金属ナノ粒子触媒を用いる協調触媒の新たな可能性の開拓につながる。

◆ 従来法では特に水素化反応が難しかった、立体的に込み入った複数の置換基を有する芳香族化合物や、かさ高く電子豊富な芳香族化合物に対して、本触媒系は特に高い活性を示した。また、従来法では高温高圧条件といった過酷な条件を必要とする、複雑で嵩高い置換基を有する芳香族化合物の立体選択的な水素化反応にも高い活性、選択性を示し、医薬品原体の原料となるビルディングブロックの合成も行った。本系は、高効率的な有用物質供給に新たな手法を提供できると期待される。

3.発表概要:

ベンゼンなどの芳香環類の水素化反応は、水素貯蔵・輸送に応用可能で、医薬品および生理活性物質などの機能性分子の合成にとっても重要な反応である。本研究では、安価な有機—無機ハイブリッド担体を用いた、不均一ロジウム-白金二元金属ナノ粒子触媒と、水やアルコール系溶媒に安定なLewis酸であるスカンジウムトリフラートやイッテリビウムトリフラートからなる協調触媒系を開発し、芳香環類の水素化反応に適用した。この触媒系は、温和な条件下で機能し、従来法では特に水素化反応が難しかった、立体的に込み入った複数の置換基を有する芳香族化合物や、かさ高く電子豊富な芳香族化合物に対して使用可能であった。今回、本協調触媒系が、従来法に比べ最大でおよそ30倍の反応加速効果を示すことを見出した。また、従来法では高温高圧条件といった過酷な条件を必要とする、複雑で嵩高い置換基を有する芳香族化合物の立体選択的な水素化反応にも高い活性、選択性を示し、医薬品原体合成のためのビルディングブロックの合成も行った。これらの成果は高効率的な有用物質供給に新たな手法を提供できると言える。

本研究成果は、ドイツの化学雑誌「Angewandte Chemie」および「Angewandte Chemie Internationl Edition」のオンライン速報版で日本時間4月15日午前0時(独国時間4月14日午後5時)に公開される。本研究は、文部科学省科学研究費助成事業(MEXT)の学術変革領域研究B(低エントロピー反応空間が実現する高秩序触媒化学)の計画研究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

https://release.nikkei.co.jp/attach/630437/01_202204131706.pdf

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