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水素社会の実現には、水素の貯蔵・輸送といったインフラの整備が重要であり、有機ハイドライドが水素キャリアとして注目されている。中でもメチルシクロヘキサンは水素貯蔵量や利便性から有望な水素キャリアであり、大規模スケールでの実証実験が行われている。水素キャリアに対する水素付加反応は工業的にも確立されている一方、その逆反応である水素放出プロセスは比較的未開拓な分野である。本反応が難しい理由として、水素放出を伴う結合の不飽和化は一般的に熱力学的に不利な過程であるという点、有機化合物の不活性なC-H結合を活性化する必要がある点が挙げられる。そのため既存の方法では貴金属触媒を用い、高温条件で水素を系外に放出しながら反応を行う方法が主流である。そこで今回、有機水素キャリアであるメチルシクロヘキサンから温和な条件かつ貴金属フリーで脱水素反応を進行させる触媒系を確立することを目指す。
本年度は、有機水素キャリアであるメチルシクロヘキサンから温和な条件で脱水素反応を進行させる触媒系を確立することを目指して研究をおこなった。その結果、塩化物イオン、チオリン酸、イリジウム光触媒、コバルト脱水素触媒の4種類の触媒をシステムとして組み合わせることで、目的を達成した。特に、クロルラジカルによるメチルシクロヘキサンからのC-H結合引抜きとチオリン酸ラジカルによるシクロヘキセン中間体からのC-H結合引抜きの双方を触媒系に導入した、ダブルHAT触媒が有効であることが分かった。
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