ステンレス鋼のメカノケミカル的活性化法を基盤とする無機・有機複合型反応の開拓

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26670005
• 研究機関: 岐阜薬科大学
• 研究代表者: 澤間 善成 岐阜薬科大学, 薬学部, 講師 (80552413)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 水素 / ステンレス / ボールミル / メカノケミカル / 水 / 重水 / 炭化水素

研究実績の概要

ステンレスは安価で汎用される合金であり、ステンレス製のボールを遊星型ボールミル機を用いて衝突させるのみで、水や炭化水素から効率良く水素が発生することを見出した。水素は次世代エネルギーとして注目されている分子であり、有機反応においては還元剤として古くより用いられる。そこで本研究では、水素発生の効率化を検討し、更に有機反応へ応用した。水や炭化水素の分解においては、ステンレスに含まれるクロムが重要金属であることを明らかとした。また、（重）水の分解により生じる（重）水素をステンレスに含有されるニッケルを固定化触媒とした有機化合物の還元に適用した。その結果、還元体ならびに重水素標識化合物の効率的合成法として確立することができた。また、炭化水素の分解においてはＣ５－７炭化水素が効率良く分解されることを見出し、酸素原子を持つエーテル類からも同様に水素が発生することを明らかとした。エーテルから取り出した水素を用いて芳香環を核還元し、シクロヘキサン誘導体合成法として確立した。シクロヘキサン誘導体は、液状で運搬容易な水素貯蔵物質として注目されており、水素社会に貢献できる多様な方法論を開発した。また、遊星型ボールミル機を用いてステンレス製ボールを衝突させることで、空気上の窒素の分解によるアンモニアならびにアミンへの変換反応、更にはアルキン３分子のカップリング反応などが可能であることも明らかとした。ボールミル機は、粉体の微細化を目的として開発された機械であるが、本研究を通し、様々な無機反応ならびに有機反応に適用できることを見出すことができた。

研究成果

• [雑誌論文] Stainless-Steel-Mediated Quantitative Hydrogen Generation from Water under Ball Milling Conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshinari Sawama,, Miki Niikawa, Yuki Yabe, Ryota Goto, Takahiro Kawajiri, Takahisa Marumoto, Tohru Takahashi, Miki Itoh, Yuuichi Kimura, Yasushi Sasai, Yukinori Yamauchi, Shin-ichi Kondo, Masayuki Kuzuya, Yasunari Monguchi, and Hironao Sajiki
  • 雑誌名: ACS Sustainable Chemisitry & Engineering 巻: 3 ページ: 683-689
  • DOI: 10.1021/sc5008434
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ball milling- and stainless-steel-mediated hydrogenation (deuterogenation) using (heavy) water as a hydrogen (deuterium) source (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshinari Sawama, Takahiro Kawajiri, Miki Niikawa, Ryota Goto, Yuki Yabe, Tohru Takahashi, Takahisa Marumoto, Miki Itoh, Yuuichi Kimura, Yasunari Monguchi, Shin-ichi Kondo and Hironao Sajiki
  • 雑誌名: ChemSusChem 巻: 8 ページ: 3773-3776
  • DOI: 10.1002/cssc.201501019
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Stainless steel-mediated hydrogen generation from water using ball milling and its application (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshinari Sawama, Miki Niikawa, Takahiro Kawajiri, Ryota Goto, Yasunari Monguchi, Hironao Sajiki
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 2015-12-15 – 2015-12-20
  • 国際学会
• [備考] 岐阜薬科大学 創薬化学大講座 薬品化学研究室
  • URL: http://sv1.gifu-pu.ac.jp/lab/yakuhin/