苯等芳環類化合物的氫化反應可應用於氫的儲存和運輸，也是合成藥物和生理活性物質等功能性分子的重要反應。東京大學研究生院理學系研究科化學專業的小林修教授和宮村浩之助教組成的研究團隊發現，針對這種反應新開發的協同催化劑與常規方法相比可將反應速度提高約30倍。
圖1：利用由Rh-Pt奈米顆粒觸媒和路易斯酸觸媒組成的協同催化劑的芳香族化合物氫化反應（供圖：東京大學）
芳香族化合物的氫化反應不僅能用於藥物等高附加值化學品的合成，還可應用於採用有機氫化物法的氫儲存和運輸，也是實施氫社會的重要反應。擁有多個大取代基和富電子取代基的芳香族化合物很難氫化，需要高溫高壓等苛刻的反應條件，開發高效的合成方法成爲一個課題。
研究團隊開發了由採用廉價有機-無機混成載體的非均勻銠-鉑二元金屬（Rh·Pt）奈米顆粒觸媒，以及對水和醇基溶劑穩定的路易斯酸三氟甲磺酸鈧和三氟甲磺酸鐿組成的協同催化劑，並應用於芳環類化合物的氫化反應。這種觸媒在溫和的條件下發揮作用，可用於以常規方法尤其難以發生氫化反應的、具有空間複雜的多個取代基的芳香族化合物，以及較大的富電子芳香族化合物。
由此發現，在非均勻觸媒Rh-Pt奈米顆粒和路易斯酸觸媒的互利共生下，此前難以氫化的芳香族化合物在一個大氣壓力的氫和低溫（50℃以下）下能順利氫化。另外研究人員還發現，這種協同催化劑與常規方法相比，最大可將反應速度提高約30倍。這些成果將爲高效供應有用物質提供新的反法。
小林教授表示：「今後，透過將新開發的觸媒用於更接近實用化的連續流程工藝，有望在藥物等化學品的合成中實施資源節約和能源節約，爲實施SDGs做貢獻。另外，此次的催化反應的成功開發，爲開發將難以氫化的各種芳香族化合物作爲運輸氫的新型氫載體鋪平了道路。」
【論文資訊】
期刊：Angewandte Chemie , Angewandte Chemie International Edition
論文：Reaction Rate Acceleration of Cooperative Catalytic Systems: Metal Nano
DOI：10.1002/ange.202201203, 10.1002/anie.202201203
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
