名大,硫黄とホウ素を活性中心とする光触媒を開発

名古屋大学の研究グループは,硫黄とホウ素を活性中心とする新たな光触媒を開発した(ニュースリリース)。

光エネルギーを利用した有機合成は,従来の熱エネルギーによる反応では困難な分子変換を実現できるため,近年盛んに研究されている。その際,光触媒は光エネルギーを結合の開裂や形成に利用できる化学エネルギーに変換する重要な役割を担っている。

これまで有機合成に用いられてきた光触媒の多くは,逆方向のエネルギー変換,すなわち電気エネルギーを光エネルギーへ変換する有機EL材料の中から見出されたものだが,その種類は限られている。また,イリジウムやルテニウムなどの希少金属を中心元素としてもつ分子が支配的だった。

研究グループは,光触媒分子の新しい設計指針として可視光活性分子内FLPを提示し,硫黄とホウ素を活性中心とする多機能な光触媒p-ジアリールボリルハロチオフェノールの開発に成功した。

この分子は,ブレンステッド酸として機能すると可視光を吸収できる構造(可視光活性分子内FLP)へと変化し,青色光のエネルギーによって励起されると一電子還元剤としての機能と炭素-水素結合を直接活性化して炭素ラジカルを発生させる水素原子移動剤としての機能を発揮するようになる。

このように,1つの分子で3つの機能を同時に発揮できる触媒は非常に珍しく,既存の触媒では困難な分子変換法の開拓へとつながることが期待される。実際に研究グループは,今回開発した光触媒を用いて青色LEDの照射下,これまで難しかった嵩高い非対称1,2-ジオールの原子効率100%での合成を実現し,その有用性を実証した。

研究グループは,このようなユニークな触媒機能を活かして,従来合成が困難であった化合物群の簡便な合成法を提供できることも報告されており,今後様々な反応の開発に貢献することが期待されるとしている。

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