均一系鉄触媒の開発研究
～基礎化学から分離回収再利用可能な原子移動型リビング重合用触媒系まで～
今年度を含め過去10年間の少なくとも3つのノーベル化学賞には、金属錯体触媒の化学が大きく係わっている。錯体触媒の特徴は、溶液中で進行する他の有機反応では達成できない反応を多く実現するだけでなく、金属あたりの活性が高く、触媒となる有機金属分子の設計次第で反応の選択性を自由自在に制御することが可能である。 一方において、現代の資源制約下で高価な貴金属の使用に限界が出ていること、および、金属の生成物からの分離回収が大きな課題となっている。鉄は生体に必須な元素であり、安全で環境負荷を与えない。また、地球上に広く分布して多量に存在しており、安価である。このため、鉄錯体触媒は今後の有機合成、高分子合成における大きな課題となっている。 本講演では、この鉄錯体触媒の開発研究を、鉄錯体の基礎化学と研究手法を例をあげて解説する。とくに、具体例として原子移動型ラジカル反応用触媒の開発を錯体触媒の設計、合成、同定から機能開発にいたる研究を紹介することにより、鉄触媒開発の指針を示す。
非遷移金属触媒を用いたリビングラジカル重合の低コスト化技術
近年、リビングラジカル重合法が、最先端分野に用いられる高付加価値高分子を製造する精密重合法として注目されている。 例えば、エラストマー、接着剤、ポリマーアロイ、レジスト、コーティング、塗料、インク、界面活性剤、分散剤、化粧品、潤滑剤、電子・光学・力学・分離・潤滑・生体・医療材料分野等への利用が期待されている。
私共は、最近、汎用の安価で低毒性のリン、窒素、アルコール、炭素化合物がリビングラジカル重合の優れた触媒として作用することを発見し、各種の機能性モノマーの重合を制御している。触媒は、取扱いが容易で、重合は簡便です。経済性、環境安全性、簡便性に優れると期待しえる。
本講座では、この重合法を解説し、有機触媒の活性やその長所、実用化への技術的な課題等について、紹介したいと思う。