九州大學碳中和能源國際研究所/研究生院工學研究院的小江誠司主幹教授的研究團隊與近畿大學聯合研究開發出了作爲氫能源載體，可在室溫下從氫中提取和存儲電子，並在需要時隨時用於環丙烷化反應的過渡金屬觸媒（銥化合物）。這種觸媒可以從氫中提取並存儲電子，以固態方式存儲氫電子超過3個月以上。這一研究透過使用氫氣作爲電子源，在不產生金屬廢棄物的情況下實施了對有機合成和藥物合成非常重要的環丙烷化反應。相關成果已發表在《JACS Au》的線上版上。
圖 （a）本研究開發的新思路氫能源載體反應圖。（b）（c）與傳統方法的區別。（供圖：九州大學）
目前已知，過渡金屬觸媒和氫氣共存時會發生烯烴的氫化反應，研究團隊以可在室溫下合成和降解氫氣的天然氫化酶爲參考，探索了可在室溫下由氫氣合成並直接使用的氫能源載體，並且已經發表了一種使用鎳的新型氫能源載體。
這一構思的突破點在於，把氫視爲電子，從氫中提取和儲存的是電子而非氫自由基或氫化物。
作爲利用氫電子的一種方法，研究人員曾嘗試開發對有機合成和藥物合成非常重要的環丙烷化反應，但最初的催化性環丙烷化反應進展並不順利。在對多種金屬離子和有機配體進行研究的程序中，研究團隊成功開發出了一種銥化合物作爲新的氫能載體。這種銥化合物可在室溫下按需在實驗室内合成，還能在室溫下以固態儲存電子3個月以上，並在需要時將電子用於環丙烷化反應。傳統的環丙烷化反應會產生來自於金屬還原劑的金屬廢棄物，但此次這種環丙烷化反應使用氫氣作爲還原劑，不產生金屬廢棄物。
小江主幹教授表示：「我們開發了一種從氫氣中提取電子的能源載體，以及把氫作爲電子加以利用的有機合成反應。其思路與傳統方法完全不同，目前正在撰寫《除了氫化反應，你想像過烯烴和氫之間會發生其他反應嗎？》的論文。相信這一成果將有助於實施碳中和社會」。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：JACS Au
論文：Cyclopropanation using Electrons Derived from Hydrogen—Reaction of Alkenes and Hydrogen without Hydrogenation
DOI：10.1021/jacsau.4c00098
大學新聞稿 https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/1062/
