光反応器から原子状水素(Atomic hydrogen from the photoreactor)

2026-10-08 マックス・プランク研究所

ドイツのマックス・プランク・コロイド・界面研究所、英国のユニバーシティ・カレッジ・ロンドン、インペリアル・カレッジ・ロンドンの国際研究チームは、反応性が極めて高く、従来は有機合成への利用が難しかった水素原子ラジカル(H•)を、光を利用して穏やかな条件で生成・活用する手法を開発した。研究では、ヒドラジンとチオフェノール誘導体を混合して光を照射し、分子間の電子移動を誘起する。これにより、寿命が約13ピコ秒の短寿命中間体が形成され、その分解を通じて水素ラジカルが放出されると考えられている。生成した水素ラジカルを用いることで、金属触媒を必要とせず、官能基を多く持つアルケンやハロゲン化合物など、さまざまな有機分子を還元できることを示した。従来の原子状水素の生成法には、非常に高い温度や過酷な条件を必要とするものがあり、有機合成への適用が難しかった。本手法は、反応性の高い水素原子を合成化学で利用する新たな手段となり、今後、幅広い有機反応や生物科学への応用が期待される。

光反応器から原子状水素(Atomic hydrogen from the photoreactor)
A photoreactor capable of producing atomic hydrogen. © MPIKG

<関連情報>

水素ラジカルの合成法 A Synthetic Method to Hydrogen Radicals

Nils J. Flodén;Alberto Collauto;Peter H. Seeberger;Roopender Kumar
Journal of the American Chemical Society  Published:August 25, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.6c07870

Abstract

Atomic hydrogen (H•), the union of an electron and a proton, is the smallest radical of the universe. Over the past century, advanced techniques such as electric discharge and mercury UV sensitization enabled a fundamental understanding of the reactivity of H• but fell short of providing synthetic methods to exploit its intriguing properties. Here we report a light-mediated method to access hydrogen radicals under synthetically useful conditions. This strategy enabled the mild, metal-free reduction of highly functionalized alkenes and halides. Mechanistic, EPR, and DFT studies suggest hydrogen radical generation via a Rydberg radical intermediate, with potential applications across the chemical and biological sciences.

0500化学一般
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