窒素とメタンから高付加価値シアノヒドリンを合成する新手法を開発 (Scientists Develop New Way to Synthesize High-Value Cyanohydrins from Nitrogen and Methane)

2026-06-11 中国科学院(CAS)

中国科学院大連化学物理研究所(DICP)の鄧徳会、于亮、黄鋭らの研究グループは、窒素とメタンから高付加価値化学品であるシアノヒドリンを直接合成する新しいプラズマカスケード反応プロセスを開発し、その成果を『Nature Synthesis』に発表した。シアノヒドリンは抗うつ薬、抗ウイルス薬、合成樹脂の原料として重要だが、従来法ではアンモニアやシアン化水素の製造を含む多段階工程が必要で、エネルギー消費やCO₂排出、有毒試薬の安全性が課題だった。研究チームは非熱プラズマを利用して窒素とメタンから活性種を生成し、シクロヘキサノンとの連続的なラジカル反応によってシクロヘキサノンシアノヒドリンを一段階で合成することに成功した。選択率95.8%、収率23.9%、生成速度0.60 mmol/hを達成し、副生成物として高付加価値のアンモニアも得られた。この手法は、安定な小分子である窒素やメタンを温和な条件下で高効率利用する新しいグリーン化学プロセスとして期待される。

窒素とメタンから高付加価値シアノヒドリンを合成する新手法を開発 (Scientists Develop New Way to Synthesize High-Value Cyanohydrins from Nitrogen and Methane)
Schematic illustration of the performance and radical relay mechanism for the reaction of cyclohexanone and non-thermal plasma-activated nitrogen and methane. (Image by ZHANG Hao)

<関連情報>

不活性N₂およびCH₄を用いた高付加価値C–N–O化合物の直接プラズマ合成 Direct plasma synthesis of a high-value C–N–O compound with inert N2 and CH4

Hao Zhang,Ziming Liu,Di Li,Chenxin Wu,Lei Hua,Haiyang Li,Yanhui Yi,Rui Huang,Liang Yu & Dehui Deng
Nature Synthesis  Published:21 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s44160-026-01055-y

Abstract

Direct co-conversion of earth-abundant N2 and CH4 to high-value C–N–O compounds is a promising synthetic method but remains challenging, as the activation of N2 and CH4 typically requires high-energy conditions that can cause product decomposition. Here we report a plasma-cascade process for synthesizing cyclohexanone cyanohydrin (Cy(OH)CN) via direct coupling of N2 and CH4 plasma with cyclohexanone. This catalyst-free process achieves a Cy(OH)CN formation rate of 0.60 mmol h−1 with a high selectivity of 95.8% towards the cyclohexanone-derived products under mild conditions, concurrently generating ammonia as a valuable coproduct. Comprehensive mechanistic studies reveal that plasma-generated ·CHx and hydrogen radicals enable direct α-carbonyl functionalization of cyclohexanone to α-CHx cyclohexanol intermediates, which then coupled mainly with excited-state N2 and are further activated by hydrogen radicals to generate Cy(OH)CN. This plasma-cascade strategy decouples the activation of inert molecules from the formation of relatively unstable C–N–O compounds, enabling selective cyanohydrin synthesis that avoids using high-cost NH3 and toxic HCN.

0502有機化学製品
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