革新的な触媒を用いた環境に優しいフロー合成技術の開発

水素を使って、顔料染料、医薬品、電池材料などの素材を効率的に合成

ポイント

・ 適切な金属種を組み合わせることで高活性、高選択性を発現する二元金属ナノ粒子触媒を開発

・ 世界で初めて、水素を原料に用いる連続生産フロープロセスによるロイコキニザリン合成を実現

・ 連続生産フロープロセスの連結により、機能性化学品として有用なアントラキノン化合物を連続合成

【画像：https://kyodonewsprwire.jp/img/202406252673-O1-mAr91iPg】

概 要　

国立研究開発法人 産業技術総合研究所（以下「産総研」という）触媒化学融合研究センター 革新的酸化チーム 宮村浩之 主任研究員、今喜裕 研究チーム長、フロー・デジタル駆動化学チーム 小林修 特定フェローらは、高活性および高選択性を実現する金属ナノ粒子触媒と、連続生産フロープロセス技術による環境に優しい有機合成法を開発しました。

この技術は、新しく開発した固体触媒と新設計した連続フロー合成装置や連続分離精製モジュールを用いて、水素と原料を直接流すことで機能性化学品を合成する方法です。今回、顔料染料、医薬品、エネルギー材料などさまざまな機能性化学品合成において鍵となるロイコキニザリン類を、世界で初めて水素を還元剤として用い、触媒的に合成することに成功しました。

従来のロイコキニザリン合成法では、化学量論量の金属試薬を消費し、有害性のある廃棄物が発生します。一方、新たに開発した手法では、長期間にわたり使用可能な触媒と環境に優しい原料である水素を消費するのみで廃棄物を出さないという特徴を持ち、環境に優しい有機合成を実現します。さらに、連続フロー水素化反応に使用する溶媒や水素を分離・回収可能な連続分離・回収装置を新たに開発しました。この連続分離・回収装置と、水素を用いてロイコキニザリンを合成する連続フロープロセス装置、ロイコキニザリンの変換のための連続フロープロセス装置を連結することで、安価な原料から、機能性化学品としてのアントラキノン化合物を連続生産することにも成功しました。今回新たに開発した連続フロー合成技術は、他の連続合成装置と連結することで、さらなる多段階の連続合成法の実現に役立つため、複雑な構造を有する機能性化学品の連続合成プロセス開発に貢献します。

なお、この技術の詳細は、2024年6月24日に「ACS Catalysis」にオンライン掲載されました。