産業技術総合研究所（産総研）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、今喜裕研究チーム⻑、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６月27日、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たと発表した。
同技術は、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となる。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する⼀⽅、 新たに開発した⼿法では、⻑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する。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する。
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た。
今後は同研究で開発した多段階連続⽣産フロープロセスのスケールアップによる、機能性化学品の⼤量合成の実証や実⽣産による社会実装を⽬指す。また同研究で⾒いだした、触媒中の⾦属の組み合わせで反応活性や選択性が制御可能な⼆元⾦属ナノ粒⼦触媒構築法を、他の触媒的有機合成反応開発に展開する。
