＜以下は理化学研究所との共同プレスリリースです＞

脱共役プロトン電子移動による触媒反応の制御

概要

東京工業大学 地球生命研究所（ELSI）の中村龍平教授（理化学研究所環境資源科学研究センター生体機能触媒研究チーム チームリーダー）、理化学研究所環境資源科学研究センター生体機能触媒研究チームの大岡英史研究員、何道平国際プログラム・アソシエイト（研究当時、現東京工業大学 地球生命研究所（ELSI）研究員）らの国際共同研究グループは、一つの固体触媒^[用語1]から複数の窒素化合物を選択的^[用語2a]に合成することに成功しました。

本研究成果は、環境汚染を引き起こす亜硝酸イオン（NO2-）を無害化し、目的に応じた窒素化合物を選択的に合成する化学プロセスの確立に貢献すると期待できます。

亜硝酸イオンを還元すると、一酸化窒素（NO）や一酸化二窒素（N2O）、アンモニア（NH3）、窒素（N2）などさまざまな化合物が生成します。これらは、化学産業を支える重要な化合物である一方、さまざまな化合物が混ざってしまうと化学合成への利用が困難になります。そのため、これまで欲しい化合物を得るには、各反応に適した複数の触媒を使い分ける必要がありました。

今回、国際共同研究グループは、脱共役プロトン電子移動^[用語3]反応を駆動するモリブデン硫化物（MoS2）を触媒とすれば、一つの触媒でも、pHや電位などの反応条件を変えるだけで、複数の窒素化合物を選択的に合成できることを実証しました。

本研究は、科学雑誌『Nature Catalysis』オンライン版（9月12日付：日本時間9月13日）に掲載されました。
[用語1] 固体触媒 : 自身は変化せず、反応速度を高める物質。医薬品や石油化学製品の合成、水素の製造、排ガス浄化など、化学産業の至るところで触媒は活用されている。

[用語2a] 選択的 : 亜硝酸イオンの還元に限らず、多くの化学反応では複数の生成物が得られる可能性がある。ある目的生成物を高純度かつ大量に生産するためには、その反応だけを選択的に行う必要がある。得られた生成物全体における目的生成物の割合は選択性として評価され、100%に近いほど優れた化学プロセスといえる。

[用語3] 脱共役プロトン電子移動 : 多くの電気化学反応の本質は、プロトン（水素イオン）や電子の移動である。この場合、両者を同時に動かすのか、タイミングをずらして移動させるのか、大きく分けて2通りがあり、前者を共役型、後者を脱共役型のプロトン電子移動と呼ぶ。共役型は活性を、脱共役型は選択性を高める方法として有効であると理論的に予測されている。

プレスリリースの全文は、東京工業大学公式サイトのこちらのページをご覧ください。