大阪大學研究生院基礎工學研究科的滿留敬人副教授和博士生石川浩也等人成功開發出一種對觸媒產生毒性的硫表現出高抗性的磷化釕奈米粒子，並證實這種奈米粒子作爲觸媒，能夠高效地促進還原胺化反應，將含有硫原子的各種羰基化合物轉化爲胺。相關研究成果已經發表在期刊《ACS Catalysis》上。
圖1.大阪大學開發的磷化釕觸媒（Ru₂P/C）電子顯微鏡影像（供圖：大阪大學）
圖2.（a）大阪大學開發的Ru₂P/C與傳統觸媒（Pd/C）的性能比較；（b）使用Ru₂P/C的含硫羰基化合物的還原胺化反應（供圖：大阪大學）
將羰基化合物轉化爲胺的還原胺化反應是化學工業中的一種重要反應，它能爲生產醫藥和農藥、染料、合成樹脂、功能性材料等提供所需原料——一級胺。以往的觸媒爲了促進反應需求高氫壓的苛刻反應條件，而且由於硫會成爲觸媒毒物並顯著降低觸媒活性，因此一般認爲，將含有硫原子的羰基化合物轉化爲胺是很困難的。
觸媒毒物是指會降低觸媒的活性、選擇性、耐久性等性能的原子或分子。這些粒子會吸附在觸媒表面並堵塞反應位點，進而阻礙觸媒對反應物的高效作用。已知硫原子和有機硫化合物等物質會成爲強效的觸媒毒物，即使含量僅爲ppb級別，有時也能顯著降低觸媒活性。
研究團隊發現，直徑約5奈米的磷化釕奈米粒子（Ru₂P/C）在還原胺化反應中，可以作爲一種兼具高活性和抗硫性的固體觸媒發揮作用。
已知可促進還原胺化反應而聞名的傳統觸媒（Pd/C）無法將含有硫原子的羰基化合物轉化爲胺。而本次開發的Ru₂P/C具有高抗硫性，可以有效促進胺化反應。透過使用該觸媒，可以將含有硫原子的各種羰基化合物轉化爲胺。此外，反應後的Ru₂P/C可以透過離心化從反應溶液中分離和回收，並且可以在不降低活性的情況下再次使用。
由於含硫胺類是廣泛存在於醫藥物原料藥和中間體之中的重要化合物，因此本次開發的Ru₂P/C有望爲開發出高效且低環境負荷地生產含硫胺類的新型觸媒工藝做出貢獻。
滿留副教授表示：「我們的團隊正在研究開發金屬奈米粒子的新型催化功能。本次，我們已經發現了磷化釕奈米粒子能夠高效地促進羰基化合物的還原胺化反應。我們開發的觸媒具有高抗硫性，可以適用於含有觸媒毒物硫的羰基化合物的還原胺化反應。未來，我們將繼續操作驗證此觸媒對於以往因硫的觸媒毒物屬性而難以促進的各種反應的有效性。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：ACS Catalysis
論文題目：Highly Active and Sulfur-tolerant Ruthenium Phosphide Catalyst for Efficient Reductive Amination of Carbonyl Compounds
DOI：10.1021/acscatal.3c06179
