二酸化炭素をメタノールに変換する有機分子触媒

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化学者のつぶやき

二酸化炭素をメタノールに変換する有機分子触媒

2009/5/9
化学者のつぶやき, 論文
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投稿者: cosine

Conversion of Carbon Dioxide into Methanol with Silanes over N-Heterocyclic Carbene Catalysts
Riduan, S. N.; Zhang, Y.; Ying, J. Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 3322. DOI: 10.1002/anie.200806058

シンガポールのバイオ工学・ナノテクノロジー研究所のグループから、ちょっと目を引く報告が出てきました。疑温室効果ガスとして知られるCO₂を、我々の生活にとって役立つメタノールに変換できる、という研究です。

N-ヘテロ環状カルベン(N-heterocyclic carbene; NHC)を求核的有機分子触媒として用いることが本報告のキーポイントです。これにより、CO₂をイミダゾリウムカルボキシレート種[1]として活性化できます。カルボキシレート部位がシランを求核攻撃し、シリケートとして活性化されたヒドリドの移動が起こり、引き続きNHCが脱離することで触媒的にCO₂が還元されます(下図)。

　その後、同様の還元反応が数段階進めば、シリル保護されたメタノールが得られます。これを加水分解すればメタノールが得られる、という寸法です。

化学としては、なかなか良い着眼点の仕事に思えます。とはいえ、ケイ素由来の廃棄物もたくさんできてくるため、実用にはもちろん堪えません。「詳細を評価できない多数の人達に対して、アピールしやすい研究」といえるでしょうか。

さて、こういった「衆目を集めやすい」研究は、一般の方々でも結果が分かりやすいためか、取り上げるブログ・サイトの数も比較的多くなるようです。日本語での解説記事も、大手サイトのGIZMODE JAPANで見つけることができました。しかしながらその実態は、何かと考えさせるものに思えます。以下引用します。

二酸化炭素なんかに負けないぞ！地球を救う方法を発見!? (GIZMODE JAPAN)

白くまさん朗報です。

この度、バイオエンジニアリング＆ナノテクノロジー協会のシンガポール人研究者達が安全で毒性のない方法で、二酸化炭素を燃焼しても大気汚染物質の排出が少ないクリーンなバイオメタノールに変換する技術を考案したそうです。なんだか、人類は地球の最大の敵「地球温暖化」に勝てそうな気がしてきました。

この科学上の発見は有名な科学雑誌「Angewandte Chemie」に掲載され、非常に重要な発明であると判断されました。また、Gizmagによると。科学者たちは「乾燥した日の緩やかな条件下で二酸化炭素をN－ヘテロ環状カルベン（NHC）と呼ばれる有機触媒と反応させることが出来た」とも語っているそうです。その後、ほんの少しのシリカと水素を加えることによって、全体の混合物はメタノールを作り出すために加水分解されるはずとのこと。着々と実験は進んでいるようです。

将来的に期待できる部分はNHCは十分な量をまかなえる豊富なガスである事。なので、あとは、研究者のみなさんに更に頑張ってもらって、次のステージに進んでリアルな技術になることを願うのみですね。

この文章、化学者視点から眺めれば、明らかなる誤りを含むとともに、突っ込みどころも満載です。ざっと見てこれぐらいは思い付きます。

NHCは気体ではない(少なくとも反応条件下では)

シリカと水素はどこにも使われていない(使われているのはヒドロシラン)

もちろんバイオメタノールではない。加えて燃料用途であればバイオ由来か否かは本質では無い。

メタノールをクリーン燃料と呼んで良いのか？(理屈上、再利用可能かもしれないが、少なくともCO₂は必ず出る)

「乾燥した日の緩やかな条件下で」はなんだか微妙な表現。原文は”under mild
conditions in dry air”となっており、「非水雰囲気下に穏和な反応条件にて」というのが適切な意味ですね(当たらずとも遠からずですが)。

加水分解はシリカと水素では起きないのでは？

おそらくは元記事を適当な解釈で和訳・要約したが故に、こうなっているのでしょう。しかしながらこんな文章でも、「化学のイメージを良くする技術が開発された」「化学者が社会に貢献した好例だ」という趣旨は伝わる、言い換えれば、一般人に化学の魅力を感じてもらうアピールは一応達成できているように感じられます。　中身はどうあれ、ある程度機能している文章の典型と言えそうです。

　こういった事例を、「伝えたいことはアピール出来てるんだから、結果オーライだ」と見るべきなのか？それとも化学者たるもの、記事の魅力を減ずる可能性をはらみつつ、細かいところにツッコミを入れていくべきなのか？――これはなかなか悩ましい点です。GIZMODEの記事は、化学非専門者によって書かれているでしょうから、大目にみるべきなのかも知れませんが。それでも個人的に「この記事はちょっとなぁ・・・」と思えてしまって仕方ないのですが、皆さんはいかがでしょう。

やはり世間では、イメージアピールこそが最重要であって、化学の実質は適当でよい、といった風潮が蔓延してるのかも知れません。「最先端技術を適切な言葉で説明できる人材の必要性」を、改めて痛感させられる事例にも思えました。

関連文献

[1] (a) J. D. Holbrey, W. M. Reichert, I. Tkatchenko, E. Bouajila, O. Walter, I. Tommasi, R. D. Rogers, Chem. Commun. 2003, 28. DOI: 10.1039/b211519k (b) H. A. Duong, T. N. Tekavec, A. M. Arif, J. Louie, Chem. Commun. 2004, 112. DOI: 10.1039/b311350g

関連リンク

Scientists transform carbon dioxide into methanol
Ground-breaking research finds way to convert CO2 into clean-burning biofuel
CO2を「生体触媒」で燃料に変換：米新興企業が開発(WIRED　VISION)

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博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。