化学選択性と安全性を両立した新規パラジウム触媒を開発 ー安全性の高い水素化反応の実現へー

2026-10-30 九州大学

九州大学とDIC株式会社などの研究グループは、医薬品や化成品の製造に広く用いられる接触水素化反応の安全性を高める、新しいパラジウム触媒(Pd/PPS)を開発した。従来のパラジウム炭素触媒(Pd/C)は、乾燥状態や水素化反応後に空気中で発熱・発火する危険性がある。研究チームは、炭素担体に代えて難燃性・自己消火性・耐薬品性に優れた多孔質ポリフェニレンサルファイド(PPS)ポリマーを担体に採用した。開発触媒は、α,β-不飽和カルボニル化合物のC=C結合を選択的に水素化でき、発火温度は510℃と、従来触媒の200℃未満に比べ大幅に高かった。さらに、従来触媒が発火する条件でも、Pd/PPSでは発火が観察されなかった。触媒の反応性能を維持しながら使用後の安全性を高める新たな設計として、医薬品・化成品の製造工程への応用が期待される。

化学選択性と安全性を両立した新規パラジウム触媒を開発 ー安全性の高い水素化反応の実現へー
Pd/PPS触媒を用いたα,β-不飽和ケトンの化学選択的水素化による飽和ケトンの合成(左)と、水素化反応後に回収した触媒の発火試験(右)。Pd/Cでは発火が観察された一方、Pd/PPSでは発火は観察されなかった。

<関連情報>

ポリ( p-フェニレンスルフィド)担持Pd触媒を用いたα,β-不飽和カルボニル化合物の化学選択的還元のための より安全な水素化戦略 A safer hydrogenation strategy using poly(p-phenylene sulfide)-supported Pd catalysts for the chemoselective reduction of α,β-unsaturated carbonyl compounds

Akina Yoshizawa; Yoshiki Osumi; Yuxin Zheng; Siting Shen; Haruno Murayama; Akihiro Nakayama; Eiji Yamamoto; Taku Ibaraki; Mai Ikeda; Takashi Furusawa; Noriyuki Iwadate; Makoto Tokunaga
Catalysis Science & Technology  Published: 
DOI:https://doi.org/10.1039/d6cy00847j

Abstract

A palladium catalyst supported on porous poly(p-phenylene sulfide) (Pd(0)/PPS) was developed for the chemoselective hydrogenation of α,β-unsaturated carbonyl compounds. Uniformly dispersed Pd nanoparticles (2.86 ± 0.76 nm) on the PPS support selectively hydrogenated C═C bonds to afford the corresponding saturated carbonyl compounds in good to excellent yields without the use of soluble catalyst poisons. In contrast to conventional Pd/C, Pd(0)/PPS effectively suppressed over-hydrogenation of the carbonyl group and maintained high selectivity under low catalyst loading (maximum turnover number (TON) = 960, maximum turnover frequency (TOF) = 37 h−1) and even under atmospheric hydrogen pressure. The catalyst exhibited broad substrate scope, including α,β-unsaturated ketones and cinnamic acid derivatives. Importantly, Pd(0)/PPS showed a markedly higher ignition temperature (510 °C) than commercial Pd/C (<200 °C) and exhibited no spontaneous ignition after hydrogenation. These results demonstrate that PPS is an effective support for achieving both chemoselective hydrogenation and enhanced catalyst safety.

0502有機化学製品
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