名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所（WPI-ITbM^※）・大学院工学研究科の大井 貴史 教授、荒巻 吉孝 助教、工学研究科の木倉 健翔 博士後期課程学生らの研究グループは、硫黄とホウ素を活性中心とする新たな光触媒を開発しました。
この触媒は、ブレンステッド酸としての機能を果たすと可視光を吸収できる構造へと変化し、青色LEDの照射によって励起^注４）され、一電子還元剤としての機能と、炭素―水素結合から水素原子を引き抜いて炭素ラジカルを発生させる水素原子移動剤としての機能を発揮するようになります。
１つの分子が担う３つの機能が安価な非金属元素である硫黄とホウ素に由来していることから、元素戦略の観点からも重要な成果と言えます。さらに、本研究で提示した光触媒の設計指針は、硫黄とホウ素の組み合わせに限定されない拡張性の高いものであり、新しい光触媒を開発するための基盤になると考えられます。このようなユニークな触媒機能を活かして、従来合成が困難であった化合物群の簡便な合成法を提供できることも報告されており、今後様々な反応の開発に貢献することが期待されます。

本研究成果は、2024年７月8日付アメリカ化学会誌『Journal of the America Chemical Society』オンライン速報版に掲載されました。

【ポイント】

・硫黄とホウ素を活性中心とする新規光触媒を開発
・1分子で３つの異なる触媒機能(ブレンステッド酸^注１)・一(いち)電子還元^注２）・水素原子移動^注３）)を実現
・３つの触媒機能を活かして、従来合成が難しかった化合物群の簡便な合成法を提供

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【用語説明】

注１）　ブレンステッド酸：
プロトン(H⁺)を渡すことができる分子。硫黄原子上のプロトンは、生体内反応でも働いている最も基本的な触媒の一つ。
注２）　一電子還元：
物質が一電子を受け取るプロセスであり、触媒側から見ると反応相手に一電子を渡すプロセスを意味する。
注３）　水素原子移動：
水素ラジカルが移動するプロセス。
注４）　励起：
物質がエネルギーを吸収して、より高いエネルギー状態になること。

【論文情報】

雑誌名：Journal of the American Chemical Society
論文タイトル： p-Diarylbory Halothiophenols as Multifunctional Catalysts via Photoactive Intramolecular Frustrated Lewis Pairs
著者：Takeru Kikura, Yuya Taura, Yoshitaka Aramaki*, Takashi Ooi*
(木倉 健翔、田浦 悠也、荒巻 吉孝*、大井 貴史*、*は責任著者、全員本学関係者)
DOI: 10.1021/jacs.4c06122
URL: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.4c06122

^※【WPI-ITbMについて】（http://www.itbm.nagoya-u.ac.jp）
名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所（WPI-ITbM）は、2012年に文部科学省の世界トップレベル研究拠点プログラム（WPI）の1つとして採択されました。
WPI-ITbMでは、精緻にデザインされた機能を持つ分子（化合物）を用いて、これまで明らかにされていなかった生命機能の解明を目指すと共に、化学者と生物学者が隣り合わせになって融合研究をおこなうミックス・ラボ、ミックス・オフィスで化学と生物学の融合領域研究を展開しています。「ミックス」をキーワードに、人々の思考、生活、行動を劇的に変えるトランスフォーマティブ分子の発見と開発をおこない、社会が直面する環境問題、食料問題、医療技術の発展といったさまざまな課題に取り組んでいます。これまで10年間の取り組みが高く評価され、世界トップレベルの極めて高い研究水準と優れた研究環境にある研究拠点「WPIアカデミー」のメンバーに認定されました。

【研究代表者】

トランスフォーマティブ生命分子研究所／大学院工学研究科　大井 貴史　教授、大学院工学研究科　荒巻 吉孝　助教
https://www.chembio.nagoya-u.ac.jp/labhp/organic3/index.html