第１回　GSC賞

 

金田　清臣 氏  大阪大学大学院 基礎工学研究科　教授

 「無機結晶の特性を活かした環境調和型金属触媒の開発」

　環境調和型化学反応プロセスの実現には、（１）原子効率の高い触媒反応、（２）有害試薬を用いず、廃棄物を出さない化学プロセス、（３）資源の有効利用、等の革新的な物質変換プロセスの開発が必須である。金田清臣氏は、長年の金属錯体触媒の研究から得られた知見をもとに、無機結晶性化合物を利用した独創的な固定化金属錯体触媒の開発に成功した。開発された触媒はいずれも穏和な条件下で既存の触媒系を凌駕する高活性、高選択性を実現しており、応用価値が高くGSCの実現に向け大きな貢献をした。

（１）分子状酸素を酸化剤に用いたクリーンな酸化触媒系の開発

生体硬組織であるヒドロキシアパタイトを担体として、Ru、Pd、Vを固定化した触媒系を開発した。これらは分子状酸素のみを酸化剤として、１気圧、50 - 100℃の低温で多様なアルコール類を高選択的に酸化し、かつ反応媒体への金属カチオンの溶出の無い、画期的な固体触媒である。従来法では、重金属を酸化剤として大量に用いる場合が多く問題であったが、本法はこれらの問題を解決し工業的価値が大である。

（２）水溶媒中で高活性・高選択的、かつ廉価で再使用可能な炭素・炭素結合形成反応触媒の開発

粘土鉱物（ハイドロタルサイトやモンモリロナイト）を担体として、Ti、Sc等を固定化した触媒を開発した。ハイドロタルサイト系は水中で機能する最初の固体塩基触媒であり、アルデヒド類のアルドール反応を室温下で迅速に進行させることが可能になった。又、チタンカチオン交換モンモリロナイトはアルキル化反応、スカンジウムカチオン交換モンモリロナイトはマイケル付加反応において、従来の触媒に比べて高活性でかつ、E-factorの大幅に優れた固体酸触媒である。

（３）常圧の炭酸ガスを定量的に付加環化させる固体触媒の開発

炭酸ガスの有効利用法であるエポキシドとの付加環化による、カーボネート製造に高活性なMg-Al複合酸化物触媒を開発した。従来法では7 - 50気圧の炭酸ガスを要し収率も低かったが、本法では１気圧、100℃の条件で定量的に反応が進行し、原子効率は100％である。更にエポキシドの立体を保持したまま環状カーボネートに変換するなど特異な性質を有し、企業での実用化を目指した更なる検討が進められている。本触媒は、「酸塩基両機能反応機構」を明確に示した最初の例であり、新しい触媒設計の可能性を示した。

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