ポイント
- 酸化セリウム担持金ナノ粒子触媒を用いることで従来型選択性を打破し、シクロヘキセノン類と第二級アミン類からメタフェニレンジアミン類を得る高難度反応を達成。
- 脱水素芳香環形成および2つの求核剤との反応を経るメタ二置換ベンゼンの一段階合成であり、空気中の酸素のみを酸化剤とする環境調和的な新合成法を実現。
- 身の回りに遍在するもののこれまで多段階を要する環境負荷の大きい手法で合成されていたメタ二置換ベンゼンが、環境にやさしい一段階合成で入手可能となり、さまざまな新しいメタ二置換ベンゼンも合成可能であるため、地球環境に調和したプロセスへの置き替えや効率的な新規機能性化学品の創製が期待される。
東京大学 大学院工学系研究科の谷田部 孝文 講師、山口 和也 教授、木村 平蔵 大学院生らによる研究グループは、金ナノ粒子を酸化セリウム（CeO2）担体上に分散担持した不均一系触媒を用いることで、第二級アミン類を求核剤とした脱水素芳香環形成反応を経るメタフェニレンジアミン類の選択合成に成功しました。脱水素芳香環形成および2つの求核剤との反応を経るメタ二置換ベンゼンの一段階合成であり、空気中の酸素のみを酸化剤とする環境調和的な新合成手法です。
本研究では、一般的に脱水素芳香環形成反応で用いられるパラジウム触媒や光レドックス触媒などとは異なる担持金ナノ粒子触媒特有の脱水素触媒作用を発見し、酸化セリウム担体との協働触媒作用により、これまでの生成物選択性制御の課題を解決しました。本成果により、医農薬品や機能性ポリマーなど幅広く利用され身の回りに遍在するものの、これまで多段階を要する環境負荷の大きい手法で合成されていたメタ二置換ベンゼンが、環境にやさしい一段階合成で入手可能となりました。さらに、さまざまな新しいメタ二置換ベンゼンも合成可能であることから、地球環境に調和したプロセスへの置き替えや効率的な新規機能性化学品の創製が期待されます。
本研究成果は、2025年7月25日（米国東部夏時間）に「Journal of the American Chemical Society」に掲載されました。
本研究は、科研費 「基盤研究（S）（課題番号：22H04971）」、「若手研究（課題番号：24K17556）」、「学術変革領域研究（A）デジタル化による高度精密有機合成の新展開（課題番号：24H01062）」、「学術変革領域研究（A）化学構造リプログラミングによる統合的物質合成科学の創成（課題番号：24H02210）」、JST 「戦略的創造研究推進事業 さきがけ（課題番号：JPMJPR227A）」、同 「次世代研究者挑戦的研究プログラム（SPRING）（課題番号：JPMJSP2108）」の支援により実施されました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 PDF（551KB）
＜論文タイトル＞
- “Au-Catalyzed Aerobic Dehydrogenative Aromatization to m-Phenylenediamine Derivatives via Product Selectivity Control”
- DOI：10.1021/jacs.4c12043
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