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Jul 11, 2023

触媒の製造

Scientific Reports volume 5、記事番号: 13930 (2015) この記事を引用 2337 アクセス数 40 引用 メトリクスの詳細 触媒を使用しない過分極物質の製造のための実験的アプローチ

Scientific Reports volume 5、記事番号: 13930 (2015) この記事を引用

2337 アクセス

40件の引用

メトリクスの詳細

パラ水素による酢酸ビニルの不均一水素化とその後の酢酸エチルの加水分解を介して、触媒を含まない過分極エタノール水溶液を生成するための実験的アプローチが実証された。 効率的な水素化のために、液体酢酸ビニルをパラ水素バブリングによって気相に移し、Rh/TiO2 触媒でほぼ完全に酢酸エチルに変換しました。 続いて、OH- イオンを含む水に酢酸エチルガスが溶解すると、触媒も有機溶媒も含まない過分極エタノールと酢酸ナトリウムが生成しました。 これらの結果は、酢酸ビニル蒸気のパラ水素による不均一水素化とその後の酢酸エチル加水分解によって達成される、触媒および有機溶媒を含まない過分極エタノール生成の最初の実証を表す。

磁気共鳴画像法 (MRI) は、患者の日常的な医療診断から多孔質媒体 1 や触媒反応器 2、3 に至るまで、さまざまな対象物の視覚化に広く使用されている技術です。 ただし、MRI の機能は、本質的に感度が低いため、大きく制限されています。 したがって、この問題を克服するために、動的核分極 (DNP)6、7、スピン交換光ポンピング (SEOP)8、パラ水素誘起分極 (PHIP)9、10 などの多くの過分極技術 4、5 がよく利用されます。 DNP は最も頻繁に使用される過分極技術ですが、長い分極サイクル (約 20 ～ 100 分) と非常に高価な装置という重大な欠点があります 4。 対照的に、PHIP 技術を使用すると、1 分未満で過分極 (HP) 物質を生成でき、比較的安価です11。 PHIP は、パラ水素分子 (p-H2) の高いスピン秩序を利用し、通常、同じ p-H2 分子から基質分子の二重結合または三重結合に 2 つの H 原子がペアで付加されることにより、目的の基質に移動します。 基質の化学修飾というこの要件により、PHIP5 によって過分極化できる化合物の範囲が大幅に制限されます。 この問題は、Signal Amplification By Reversible Exchange (SABRE) として知られる最近開発されたバージョンの PHIP 技術によって部分的に解決できます12。 SABRE は、金属錯体への可逆的結合における p-H2 と適切なリガンドとの相互作用に基づいています 13。 SABRE では、基板の化学構造は変化しません。 ただし、触媒は不可逆的に変化する可能性があります 14,15。 重要なのは、これまでのところ、限られた範囲の化合物のみ、主に窒素含有複素環 16 (ピリジンなど) と PPh317 のみが SABRE によって過分極化されたことです。 2 番目の問題は、PHIP におけるペアワイズ水素添加と SABRE における可逆交換プロセスの両方が、通常、反応混合物から容易に除去できない遷移金属錯体などの均一触媒を使用して実行されることです 10,18。 しかし、この問題は、PHIP効果を生み出すことができる担持金属ナノ粒子20、21、22、固定化金属錯体23、またはバルク金属および金属酸化物24などの不均一触媒19を使用することで解決できます。

上述の 2 つの問題、すなわち基質分子の性質と反応混合物からの過分極分子の分離の難しさにより、PHIP 技術を使用した生物医学 MRI 用途向けの HP 造影剤の調製は非常に困難な作業となっています。なぜなら、これらの造影剤は生体適合性でなければならないからです。有毒な触媒や有機溶媒は一切含まれていません。 コハク酸 25、ホスホロ乳酸 26、27、グルコース誘導体 28、ペプチド 29、SABRE 過分極アミノ酸、ペプチド 30、薬物 31 などの PHIP 過分極生体分子の生成に関する報告があります。 重要なのは、これらの結果はすべて、反応混合物中に HP 分子とともに存在する均一触媒を使用して得られたものであり、生物医学への応用の可能性には疑問が生じています。