[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

化学は地球を救う!

[スポンサーリンク]

Figure0701-1.jpg

 夏も近づき暑くなるにつれて、毎年のように「地球温暖化の影響」があちこちで囁かれるようになりました。実際に日本沿岸では海水面が毎年3.3 mmずつ上昇しているそうです(Wikipedia「地球温暖化」参照)。

 地球温暖化の主な原因は「温室効果ガス(greenhouse gas)」であるとされており、特にメタン(CH4)や二酸化炭素(CO2)の排出量が大きく影響することが示されています。これらの気体分子は大気中で非常に安定であり、反応性が限られる(分解されにくい)ことが問題を大きくしていると言われています。

 

以前「つぶやき」では、NHC(N-ヘテロサイクリックカルベン)を有機分子触媒として用いると、CO2を活性化できるという報告を紹介しました(「つぶやき」での紹介記事はこちら)。すなわち簡単な有機分子を用いることでCO2を無害な(むしろ有用な)メタノールへと変換する、というコンセプトでした。

 

さらに最近、この研究に関連して、地球温暖化に待ったをかける(と言ってしまうのは大袈裟かもしれませんが)、画期的な研究成果が J. Am. Chem. Soc. 誌及びAngew. Chem. Int. Ed. 誌に報告されたので紹介します。


Figure0701-2.gif

Complexation of Nitrous Oxide by Frustrated Lewis Pairs
Otten, E.; Neu, R. C.; Stephan, D. W.
J. Am. Chem. Soc. 2009, ASAP. doi:10.1021/ja904377v

Figure0701-3.gif

 

Reversible Metal-Free Carbon Dioxide Binding by Frustrated Lewis Pairs
Momming, C. M.; Otten, E.; Kehr, G.; Frohlich, R.; Grimme, S.; Stephan,D. W.; Erker, G.
Angew. Chem. Int. Ed. 2009, Early View. doi:10.1002/anie.200901636

 

いずれの研究もカナダのトロント大学のStephan, D. W. 教授らのグループが中心になっています。Stephan教授は「Frustrated Lewis Pairs(以下FLPs)」に関する化学の第一人者です。

 

 Lewis Pairsとはつまりルイス酸とルイス塩基の両方の機能を併せ持つ分子のこと。配位子としての利用や触媒能について精力的な研究がなされてきました。その結果、ルイス酸-塩基中心が同時に二つの反応基質を活性化して、触媒能を示すことも明らかとなっていました。しかしながら、これらの化合物を触媒として働かせるためには、ルイス酸とルイス塩基部位同士が相互作用してしまう、いわゆるクエンチ反応を防ぐことが課題でした。

 

Stephan教授は、「  B(ボラン)及び  P(ホスフィン)」を組み合わせた「Lewis Pairs」に着目していました。さらに前述の問題を解決するために「嵩高い置換基を導入」して、ボラン-ホスフィン間での配位を防ぎました。このようにして「Frustrate」されたFLPsは、なんと水素分子をもヘテロリティックに解裂させることができます(下図参照)。

 

 

Figure0701-4.gif

 

Reversible Metal-Free Hydrogen Activation
Welch, G. C.; Juan, R. R. S.; Masuda, J. D.; Stephan, D. W.
Sience 2006, 314, 1124. doi:10.1126/science.1134230

 また得られたFLPs-水素付加体は、C=N(イミン)やC≡N(ニトリル)を触媒的に還元することが可能です『遷移金属を用いることなく触媒的水素化反応を可能にした』という点で、グリーンケミストリーの立場からも高く評価されています。

 今回の研究成果は、これらの研究の発展型で「FLPsは温室効果ガスとして知られるCO2やN2Oをも活性化できた」というものです。これまでにも遷移金属錯体を用いてCO2やN2Oを活性化するという報告例はありました。しかしながら典型元素のみからなる中性分子が、室温下、1 bar程度の圧力の気体と反応するという例は非常に珍しいと言えます。
 
 ただし、このような分子・反応系が設計できたからと言って、温暖化解決に直結するかと言えばそう簡単な話ではないと思います。しかしながら、基礎化学的な知見の積み重ねの上に応用があるという事実はいつの時代も変わりません。数十年後か数百年後かわかりませんが、これらの成果をヒントとして生まれた技術が利用されることを期待したいものです。
 実用化に至らないまでも、基礎化学的な観点からも興味深い結果であるのは間違いありません。これほどまでにシンプルな系で、新しい概念を生み出したという点には感動すら覚えます。今後FLPsを用いてあらゆる結合の切断・分子変換が可能になれば、地球を救うことはできなくとも有機化学の可能性は確実に広がるはずです。

 

 研究においては、どのようなコンセプトを持って進めていくかという姿勢が重要であると思います。それは論文発表でも口頭発表でも、まず最初に目に(耳に)する「Introduction」に凝縮されています。賛否両論あるとは思いますが、駆け出しの研究者である筆者にとっては少々大袈裟なイントロのほうがおもしろいと感じることも少なくありません。今回紹介した論文がそうであるように、「こんなにも夢のある化合物ですよ」という前置きがあると取っ付きやすいのは間違い有りません。

 

それらを踏まえて今回のブログの記事のタイトルを決めましたが、いかがでしょうか?

大袈裟なタイトルに引き付けられた人が多少なりともいてもらえれば幸いです。

 

  • 関連論文
    [1] Rokob, T. A.; Hamza, A.; Papai, I. J. Am Chem. Soc. 2009, ASAP. doi:10.1021/ja903878z
  • 関連リンク
    Stephan Research Group(トロント大学 ステファン研究室HP)
トリプチセン

トリプチセン

投稿者の記事一覧

博士見習い。専門は14族を中心とした有機典型元素化学。 ・既存の有機化学に新しい風を! ・サイエンスコミュニケーションの普及と科学リテラシーの構築! これらの大きな目標のため

関連記事

  1. 副反応を起こしやすいアミノ酸を迅速かつクリーンに連結する
  2. プレプリントサーバー:ジャーナルごとの対応差にご注意を【更新版】…
  3. Nature Chemistry誌のインパクトファクターが公開!…
  4. (+)-sieboldineの全合成
  5. 【2021年卒業予定 修士1年生対象】企業での研究開発を知る講座…
  6. 研究活動の御用達!PDF加工のためのクラウドサービス
  7. 学部生にオススメ:「CSJ カレントレビュー」で最新研究をチェッ…
  8. 研究助成金を獲得する秘訣

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. ボンビコール /bombykol
  2. リサイクルが容易な新しいプラスチックを研究者が開発
  3. M.G.フィン M. G. Finn
  4. レイングルーバー・バッチョ インドール合成 Leimgruber-Batcho indole synthesis
  5. Modern Method of Organic Synthesis
  6. 第8回平田メモリアルレクチャー
  7. 顕微鏡で化学反応を見る!?
  8. 元素周期 萌えて覚える化学の基本
  9. 大麻複合物が乳がんの転移抑止効果―米医療チームが発見
  10. フェルキン・アーン モデル Felkin-Anh Model

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

注目情報

注目情報

最新記事

広瀬すずさんがTikTok動画に初挑戦!「#AGCチャレンジ」を開始

TikTok For BusinessとAGC株式会社は、AGCをより多くの人に知っていただくことを…

新規性喪失の例外規定とは?

bergです。今回は論文投稿・学会発表と特許出願を同時に行うための新規性喪失の例外規定の適用手続きに…

新車の香りは「発がん性物質」の香り、1日20分嗅ぐだけで発がんリスクが高まる可能性

「新車の香り」には、がんや生殖障害、子どもの先天性欠損症などを引き起こす可能性があるベンゼンやホルム…

溶液を流すだけで誰でも簡単に高分子を合成できるリサイクル可能な不均一系ラジカル発生剤の開発

第 295 回のスポットライトリサーチは東京大学豊田研究室の博士課程 1 年 岡美奈実さんと修士課程…

Carl Boschの人生 その9

Tshozoです。書いてると色々膨らんで収集がつかなくなりますね。ということで前回の続き。W…

創薬・医療系ベンチャー支援プログラム”BlockbusterTOKYO” ビジネスプラン発表会を開催!

東京都が主催し、Beyond Next Ventures株式会社が運営するBlockbuster T…

酸化反応を駆使した(-)-deoxoapodineの世界最短合成

第294回のスポットライトリサーチは、吉田慶 博士にお願いしました。今回取り上げる研究は有機…

特許取得のための手続き

bergです。本記事では特許出願に必要な手続きについてかいつまんでご紹介します。皆さんの研究もひょっ…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP