2023年11月14日

京大、金ナノクラスターの二重触媒特性発見

【カテゴリー】：ファインケミカル 【関連企業・団体】：京都大学

京都大学化学研究所の磯﨑勝弘准教授らの研究グループは14日、金ナノクラスターの構造要素である金原子のみからなる超原子コア、およびその表面を保護する金原子とチオラート配位子からなるステープルと呼ばれる部位が、それぞれ異なる触媒活性中心として作用し、単一の金ナノクラスターが2種類の触媒作用を同時に示すことを発見したと発表した。 　 　この金ナノクラスターの二重触媒作用を利用することで、第三級脂肪族アミンと末端アルキンの脱水素型クロスカップリング反応が効率良く進行することを見出し、医薬中間体として有用なプロパルギルアミン類縁体を得ることに成功した。さらに、アルキンが配位子として導入された混合配位子型の金ナノクラスターを合成し、密度半関数計算と併せて反応性を検証することで、ステープル部位において配位子交換の起きた金ナノクラスターが触媒活性種として2種類の触媒反応を促進していることを明らかにした。 　同研究により、金属ナノクラスターが超原子コアと表面を保護する有機金属部位の触媒作用を同時に示す多機能触媒として作用することが明らかになった。今後、金属ナノクラスターの多機能性を活用することで、複数の分子変換を一挙に行うような多段階触媒反応への応用が期待される。 　同成果は、国際学術誌「Angewandte Chemie International Edition」（23年11月7日付）にオンライン掲載された。 　 ＜用語の解説＞ ◆金属ナノクラスター：数個から数百個の金属原子が金属－金属結合を介して結合したもの。特に金属ナノ粒子と区別するために、金属性を示さない粒径約2ナノメートル以下程度の原子数のものを金属ナノクラスターと呼ぶ。 ◆超原子コア：数原子から数十原子で構成され、超原子コア全体の価電子数によって構成元素とは異なる元素に似た電子状態を有する構造体。超原子コアの価電子の分子軌道は超原子軌道と呼ばれ、一般の原子と類似した形状、同じ個数の軌道を有する。