前回に引き続き、2019年度のネイチャー17号目のハイライトより。
今回は、『触媒：温和なアンモニア合成方法』についてです。
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触媒：温和なアンモニア合成方法
Nature 568, 7753
2019年4月25日
肥料、ひいては世界の農業がアンモニアに依存している。アンモニアは現在、大気中の窒素からハーバー・ボッシュ法によって高温高圧条件下で合成されている。そのため、遷移金属錯体が温和な条件下で窒素を還元してアンモニアに変換できるという発見が、大きな関心を集めている。芦田裕也（東京大学）たちは今回、プロトン源として単純なアルコールまたは水を用いると、モリブデン錯体によってかつてない速い速度でアンモニアを合成できることを報告している。この系には化学量論量の二ヨウ化サマリウムが必要であるが、今回の知見は、次世代型の窒素固定システムを開発できる可能性があることを示している。
NEWS & VIEWS p.464
LETTER p.536
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この論文はネイチャーのニュースにも取り上げられました。
日本語版本誌においては「触媒：新たなアンモニア合成法」と題れてています。
見出しは、「アンモニアは社会に不可欠であるが、その製造はエネルギーを大量に消費し、二酸化炭素排出量が多く、初期に多額の設備投資を必要とする。今回、エネルギー効率の高い代替法が可能であることが、興味深い反応から明らかになった。」と取り上げられています。
直訳しますと・・・
空気と水からアンモニアを合成するための新しいアプローチ
となり、見出しを直訳しますと・・・
アンモニアは社会に不可欠ですが、その製造はエネルギー集約的であり、二酸化炭素排出量が大きく、初期の資本支出が高くなります。興味をそそる反応は、エネルギー効率の良い代替案が可能であることを示唆しています。
となります。
フルテキストは下記です。詳細が必要な方はご購入をお願いいたします。
Full Text：NEWS & VIEWS p.464
A fresh approach to synthesizing ammonia from air and water
本論文においては、日本語版本誌においては、「触媒：二ヨウ化サマリウムとアルコールまたは水を用いたモリブデン触媒によるアンモニア合成」と題されています。
直訳しますと・・・
二ヨウ化サマリウムとアルコールまたは水によるモリブデン触媒によるアンモニア生成
となり、Abstractを直訳しますと・・・
窒素肥料の原料としてアンモニアを使用しているため、窒素ガスからのアンモニアの製造は最も重要な工業プロセスの1つです。現在、アンモニア製造の主な方法はハーバーボッシュ法であり、これは非常に高い温度と圧力で動作するため、非常にエネルギーを消費します[1]。遷移金属触媒による窒素ガスの還元[2,3,4,5,6]は、アンモニアを生成するための代替方法です。これらの反応系では、メタロセンまたはカリウムグラファイトが通常還元試薬として使用され、ピリジンまたは関連化合物の共役酸がプロトン源として使用されます。次世代の窒素固定システムを開発するには、これらの試薬は低コストで、すぐに利用でき、環境に優しいものでなければなりません。ここでは、ヨウ化サマリウム（II）（SmI_2）とアルコールまたは水との組み合わせにより、周囲条件下でモリブデン錯体によって窒素固定が触媒されることを示します。最大4,350当量のアンモニアを（モリブデン触媒に基づいて）生成でき、ターンオーバー頻度は1分あたり約117です。生成されるアンモニアの量とその形成速度は、これまでに報告された人工反応システムで達成されたものよりもそれぞれ1桁と2桁大きく、生成速度はニトロゲナーゼ酵素で観察されたものに近づきます。高い反応性は、SmI_2に配位したアルコールと水のO–H結合を弱めることによって可能になるプロトン共役電子移動プロセスによって実現されます。現在の反応は工業規模での使用には適していませんが、この研究は、触媒的窒素固定に関するさらなる研究の機会を示しています。
となります。
フルテキストは下記です。詳細が必要な方はご購入をお願いいたします。
Full Text：LETTER p.536
Molybdenum-catalysed ammonia production with samarium diiodide and alcohols or water
Data availabilityによりますと・・・
報告された構造の結晶学的データは、Cambridge Crystallographic Data Centreに寄託番号CCDC185998（5）、1857999（6）、1858000（7a）、および1858001（7b・2C4H8O）で寄託されています。この研究の結果を裏付ける他のすべてのデータは、論文内で、または合理的な要求に応じて対応する著者から入手できます。
究極に溜まりに溜まりまくっているネイチャー。次回は『細胞生物学：抵抗の最も少ない道に向かう』を取り上げます。
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