カ ボ ン 酸 を ア コ ー 変 換 す 革 新 的 水 素 化 触 媒 を 開 発
～ ニ ウ ム を 用 い 計 画 的 ア コ ー 合 成 が も た ら す
炭 素 循 環 型 社 会 期 待 ～
古屋 大 学大 学 院理 学 研究 科 研 究 科長 杉山 直 斎 藤 進 い う 教 授
研究 水素化
注
能力 い 高原 子価 金属
注
あ 錯体
注
触媒 用い ン
注
高選択的 水素化 成功
ン 酢 や 私 身 回 豊富 存 物質
ン 燃料 や 医薬 品 多く 用途 利 用 変 換 水
素化 水 排出 い ン 応 従来 水素化能力 高い 原子価 金属
触媒 用い ン 一 子内 官能 存 官
能 自体 水素化 触媒 壊 応 進行 く い い う課題 あ
今 回 開 発 触 媒 用 い 官 能 応 残
く 触 媒 機能 維 持 高原子 価 金属 水素化 極 効 あ
本触媒 然 ン 多く 見 触媒 機能 損 う官 能
影響 く い 判 明 使用 ン 種類 今 回大 幅 増 え
本研 究 触媒 用 い ン 無 水物
注
応 増炭 炭素 数 増や 方法 成功 ン
注
新 い 合成法 開発 ン
比 較 ン 水 素 化 簡 単 進 行 多 種 多 様 炭 素骨 持 計画的 合成 可能
研究成果 成 日付 英国時間 英国科学雑誌
ン ン 版 掲載
研究 成 度 始 Ｊ 戦略的創造研究推進 業 AC C
支援 わ
ン
化学変換 困 ン 高効率 変換 触媒 開発
ン 炭 素 数 増 や 触 媒 法 多 種 多 様 炭 素 骨 持 計画的 合成 可能
然 豊 富 ン 原 料 ン 物 質 生 産 炭 素 循 環 型 社 会 実 現 貢 献
研究背景
酢 や 代表 ン 今日 私 生活 支え 石油化学 業 大
生産 く 資源
注
然 豊富 存 近 ン
変 換 資 源 効 利 用 期 待 い 溶 媒 や 燃 料
利 用 医 薬 品 や 農 薬 香 料 化 粧 品 洗 剤 繊 維 原 料 私 生 活
必要 可 化合物 ン 変換 最 理想的 方法 水素化
ン 水 素 化 変 換 応 水 廃 棄 物 ン 応
ン 非常 安定 化学変換 困 化合物 知 い
触 媒 活 性 失 い 水 素 化 ン 種 類 少 い 望 く い 応 優 先
進行 目的 得 い い 課題 残 い 図 段
研究内容
本 研 究 官 能 持 ン 水 素 化 変 換
触 媒 開 発 組 触 媒 注 目 金 属 錯 体 呼 金 属 機 化 合 物
複合体 金属 用い 錯体 水素化 優 性能 示 多く
ベ 化学賞 賞 依 良治 博士 錯体 水素化触媒 用い 当時 可 能 い わ 子 右 手 型 手 型 作 成 功 い
官 能 応 や い 特 徴 持 目 的 ン Ｃ
く 望 く い官能 や 機化合物 応 い 目的 得 い
いう大 点 あ 図 段
以 外 ッ ベ 化 学 賞 賞 博 士 発 明
や ベ 化学賞 賞 ン ン博士 発明
白 金 い 金 属 水 素 化 触 媒 く研 究 使 用 い
水素化能力 高い 原子価 金属
本 研 究 水 素 化 能 力 い 高 原 子 価 金 属 図 段 い 水 素 化 触 媒 可 能 性 調 結 果 高 原 子 価 金 属 錯 体 図 中 段 用 い 場 合
水素化 効率的 進行 見い 図 段
水 素 化 触 媒 能 力 向 錯 体 機 子 部 配 子 詳 細
調 結 果
注
い う 機 ン 系 配 子
注
持 錯 体 ン
水 素 化 触 媒 特 優 い 見 い 図 段 錯 体 既 存 錯 体 機 能 い 気 程 度 温 和 安 全 水 素 力 大 気 気
倍程度 力 ン 水素化 非常 効 触媒
既 存 触 媒 硫 黄 原 子 含 官 能 や 官 能 持 ン 水 素 化
応 進行 く 対 今回 開発 錯 体 用 い 官 能 含
ン 対 応 持続 ン 水素化 副生成物 少
く 高 率 目的 得
錯 体 用 い 無 水 物 応 ン 炭 素 鎖 新 炭
素 鎖 結 合 炭 素 数 増 や 変 換 見 い 図 段
応 用 い 原 子 価 触 媒 知 高 原 子 価 錯 体
用 い 多 彩 用 途 燃 料 医 薬 品 農 薬 香 料 化 粧 品 洗 剤 繊 維 原 料 対 応
多様 炭素骨 持 合成 可能 考え
ン Ｃ Ｃ = 炭 素 増 炭 水 素 化 選 択 的
起 わ ン 狙 置 炭 素 水 素 両 者 選 入 本 手 法
多様 炭素骨 持 合成 用
開発 錯体 ン 水素化触媒 う く機能 理由 調 結
果 水 素 化 応 条 件
注
結 合 図 段 水 素 子
両 方 作 用 示 唆 図 段
結 合 水 素 原 子 還 元 力 強 く 高 い 応 性 持 う 水 素 原 子
結 合 応 性 高 い ン 再 生 う 安 定 水 素 子 ン
両方 応 や い状態 生 出 以前 本研究
錯 体 用 い 発 見 要 触 媒 構 造 原 型 ａ Ｃ
ａ 金 属 違 う以 外 似 構 造 本 研 究 発 見 ン
自己誘 型 ン 水素化 図 段 原子価 金属 く 高原子価 金属
応 用 金 属 い う一 般 的 構 造 今 後
や 以 外 金 属 展 開 ン 水 素 子 応 や い 状 態
要 触媒構造 原型 あ 改 示
成果 意義 今後 展開
本研究 ン 変換 方法 い 高効率化 省 化 目指 中
高 原 子 価 金 属 錯 体 触 媒 優 性 示 今 回 開 発 触 媒 ン
水素化 変換 革新的 発明 あ 実用的 方法
然 豊 富 存 ン 資 源 効 利 用 持 続 可 能 炭 素 循 環 社 会
実 現 寄 期 待 既 数 多 く知 い 化 炭 素 ン 合 成
技術 組 合わ 化炭素 資源化 貢献 期待
＜ 参 考 図 ＞
図 カ ボ ン 酸 化 学 変 換 ： 従 来 法 段 今 回 開 発 し た 方 法 段 さ み 示 し た 箇 所 結 合 が 触 媒 切 断 さ
段 従来法 原子価 金属触媒 用い ン 官能 触媒 活性
失 官能 自体 還元 望 以外 副生成物 高い割
合 生成 う いう課題 あ
段 今回開発 方法 高原子価 金属触媒 用い ン 官能 持 い
触媒 機能 維持 官能 副 応 起 くい
ン 水素化 得 ン ｎ＋ 個 炭素 炭素鎖 応
増炭 ン 炭素
注
炭素鎖 結合 ン 生成
水素化 炭素 数 ｎ個増え 得 Ｃ
ｎ
ｎ個 炭素 任
意 炭素鎖 表
FG
H2
OH O
H H FG
FG
2 1
OH H
H H H FG
2 1
1
OH
H H H n FG
Cn H2
–CO2 O
+ Cn O
H H
FG
Cn
2 1
2
2
Re Ru Ir CoRh
H2 OH O
H H FG
OH H
H H H OH FG
O
H H F G
OH H
H H H F G
H H H FG
H H H
H H FG
O O H H
H H H H
FG
FG
+
FG
図 低 原 子 価 テ ニ ウ ム Ｒ ｕ 高 原 子 価 ニ ウ ム Ｒ ｅ 違 い
Ru Re
d
d 6
d 2
!
…
Ru Ru
H2 O
Cl Cl
Cl Cl P
P P
P
Re
Cl Cl P
P O Cl
・炭素の数を増やせる！！
・カルボン酸を水素化できる！！
・官能基が壊れない！！
・炭素の数を増やせない…
・カルボン酸を水素化できる
・でも官能基が壊れる…
Ru
Re
・カルボン酸の炭素を増やす方法は皆無
・カルボン酸の水素化能を本研究グループが発見
・カルボン酸の炭素を増やす方法は未知
・カルボン酸の水素化能についても未知
段 軌道 注 参照 電子 個持 官能 応 や い 一方 軌道 電子 少 く官能 応 くい
中段 錯体 性質 錯体 ほ 場合 ン 以外 機化合
物 水素化 使わ 研究当初 錯体 性質 右 紫色部 配 子
表
段 本研究 ン 水素化 開発 錯体 錯体
性 質 構 造 大 違 い 機 ン 配 子 構 造 金 属 結 合 他 元 素 異
錯体 紫色 示 機配 子 あ
図 高 原 子 価 ニ ウ ム Ｒ ｅ を 用 い 水 素 化 が 起 こ 仕 組 み
段 開発 錯体 水素化 応 条件 触媒 機能 要 ［ Ｃ
］
＋
表 構造 変化 ＝ Ｃ 際 応 質 あ ン
触媒構造 一部
段 ［ Ｃ ］
＋
水素原子 水素 子 形成
び Ｃ 素原子 相互作用 － 結合 や く
段右 － 結合
－ ＋
－
－
働
＋
Ｃ 結合 ン Ｃ 生成 ン Ｃ
生成 時 相互作用 活性化 い 応 や く
い 第 段階
段 ン Ｃ＝ Ｃ － 間 結合 形成
H Re
H–H
C–H
Re
C H–H
HOCOR Re–H H
Re H H
O O P
P H Re
O O P
P H
H H
H–H OCOR HOCOR Re H H
FG FG
Re H O C
OH P
P H
*
FG
Re H O
OH P
P H
*
FG
+
[ReH
3(OCOR)]
+RCOOH H RCOO Ru
Re Cl Cl P
P O Cl
FG
Re O
O H
H H OH
O -Re FG
用語説明 注 水素化
対 象 化 合 物 水 素 子 用 い 還 元 電 子 入 応 水 素 子 －
対象 化合物 結合 電子 注入
注 高原子価金属
原 子 価 金 属 例 え 高 原 子 価 金 属 例 え 電 子 納 軌 道 陽 系 陽 周 金 星 地 球 火 星 規 則 的 軌 道 回 い
惑 星 全 く違 軌 道 陽 周 持 金 属 元 素 原 子 核 周 いく 電 子
違 軌道 中 運動 い 軌道 軌道 軌道 以外 あ
原 子 核 最 置 あ 原 子 核 結 び く
金 属 外 近 い く 水 素 子 応 や い 持 軌 道 電 子 個 以 持 金属 原子価 金属 呼び 軌道 電子 個以 持 い金属 高原子価 金属 いう
注 錯体
本 研 究 金 属 非 金 属 原 子 結 合 構 造 持 化 合 物 金 属 錯 体 い う 中 機 子 配 子 注 参 照 原 子 結 合 構 造 持 錯 体 錯 体 いう
注 ン
子 式 Ｃ 表 化 合 物 総 称 炭 素 鎖 表 例 え 植 物 ン
回路 や ン ン 生合成 特 現
世 界 各 地 資 源 利 用 一 環 人 的 大 生 産 う 注 目 い
注 無水物
ン Ｃ 子 応 水 子失 構造 Ｃ C 持
注 ン
一般式 Ｃ ’ 表 化合物 総称 ’ 任意 炭素鎖 表 ’ あ ン あ
注 資源
生物由来 資源 廃棄物系 未利用 び資源作物 や製品
製 造 目 的 植 物 類 廃 棄 物 系 廃 棄 紙
系 廃 棄 物 家 畜 排 物 食 品 廃 棄 物 建 設 発 生 木 材 製 材 場 残 材 黒 液 場 廃 液 水 汚 泥 尿 汚 泥 あ 未 利 用 稲 わ 麦 わ 殻 林 地 残 材 間
伐材 被害木 あ 資源作物 う びや う や糖質系作物
油糧作物 挙 化学原料 業原料 液体燃料 利用 石油
化石燃料 違い 枯渇 い 大気汚染物質 発生 少 い いう性質 持
注
機 ン配 子 注 参照 正式 称 ビ タン 隣 合
結 合 炭 素 ン 原 子 結 合 構 造 − Ｃ − Ｃ − 持 任 意 炭 素 鎖 表 ン 原 子 結 合 い い 残 炭 素 あ
錯体 構造的 頑丈 生
注 機 ン配 子
構造中 炭素 Ｃ ン 含 ン 金属 結合 機 子 金属 結合
機 子 配 子 いう
注
ン Ｃ
＋
脱 電荷 帯び Ｃ
－
く
－
Ｃ
いう一般式 表 Ｃ
Ｃ 表
注 ン 炭素
ン Ｃ 細 くＣ —Ｃ 書 換 え 場 合 Ｃ 炭 素 Ｃ 表 炭素 炭素 いう
論文
”C ”
多機能性 錯体 用い 官能 化 ン 触媒的化学変換
A K
