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シクロヘキサノンは、ナイロン製造の主原料であるカプロラクタムやアジピン酸の合成のための重要な化学原料である。その製造法としてPd触媒によるフェノールのシクロヘキサノンへの直接水素化が注目されているが、よりコスト競争力の高いNi触媒反応の開発が望まれている。しかしながら、既報のNi触媒反応は実用化には程遠いレベルにあり、有効な触媒設計指針も示されていない。本研究では、本変換に優れた活性を示す新規Ni触媒を開発し、その反応機構の解明により本変換に有効な触媒設計指針を得ることを目的とした。
令和２年度・３年度は、様々な低分子および高分子有機配位子を表面保護剤とするNiナノ粒子触媒を調製し、それらのフェノールのシクロヘキサノンへの直接水素化における触媒活性を調査した。その結果、独自に設計開発したピリジルホスフィンオキシド配位子を表面保護剤とするNiナノ粒子触媒が、フェノール転化率９％においてシクロヘキサノン選択率７５％を与えることがわかった。また、市販の高分子有機配位子から調製した触媒においても、フェノール転化率３１％、シクロヘキサノン選択率５１％を与えるものを発見した。しかしながら、これらは耐久性が低く、フェノール転化率が高くなるとシクロヘキサノン選択率が大きく低下することがわかった。
令和４年度は、前年度までに開発した触媒の中で最も良い性能を示したピリジルホスフィンオキシド配位子を表面保護剤とするNiナノ粒子に着目し、その調製法と配位子構造の改良を検討した。調製法については（１）還元剤、（２）Ni前駆体、（３）配位子とNi前駆体のモル比、（４）添加剤を検討したが、前年度までの結果を上回る触媒を開発することはできなかった。一方、配位子の改良に関しては、Niと強い結合を形成して触媒耐久性を向上させると考えられる硫黄官能基を導入した配位子を設計し、その中間体の合成に成功した。
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