大阪大学研究生院基础工学研究科的满留敬人副教授和博士生石川浩也等人成功开发出一种对催化剂产生毒性的硫表现出高抗性的磷化钌纳米粒子，并证实这种纳米粒子作为催化剂，能够高效地促进还原胺化反应，将含有硫原子的各种羰基化合物转化为胺。相关研究成果已经发表在期刊《ACS Catalysis》上。
图1.大阪大学开发的磷化钌催化剂（Ru₂P/C）电子显微镜图像（供图：大阪大学）
图2.（a）大阪大学开发的Ru₂P/C与传统催化剂（Pd/C）的性能比较；（b）使用Ru₂P/C的含硫羰基化合物的还原胺化反应（供图：大阪大学）
将羰基化合物转化为胺的还原胺化反应是化学工业中的一种重要反应，它能为生产医药和农药、染料、合成树脂、功能性材料等提供所需原料——一级胺。以往的催化剂为了促进反应需要高氢压的苛刻反应条件，而且由于硫会成为催化剂毒物并显著降低催化剂活性，因此一般认为，将含有硫原子的羰基化合物转化为胺是很困难的。
催化剂毒物是指会降低催化剂的活性、选择性、耐久性等性能的原子或分子。这些粒子会吸附在催化剂表面并堵塞反应位点，进而阻碍催化剂对反应物的高效作用。已知硫原子和有机硫化合物等物质会成为强效的催化剂毒物，即使含量仅为ppb级别，有时也能显著降低催化剂活性。
研究团队发现，直径约5纳米的磷化钌纳米粒子（Ru₂P/C）在还原胺化反应中，可以作为一种兼具高活性和抗硫性的固体催化剂发挥作用。
已知可促进还原胺化反应而闻名的传统催化剂（Pd/C）无法将含有硫原子的羰基化合物转化为胺。而本次开发的Ru₂P/C具有高抗硫性，可以有效促进胺化反应。通过使用该催化剂，可以将含有硫原子的各种羰基化合物转化为胺。此外，反应后的Ru₂P/C可以通过离心分离从反应溶液中分离和回收，并且可以在不降低活性的情况下再次使用。
由于含硫胺类是广泛存在于医药品原料药和中间体之中的重要化合物，因此本次开发的Ru₂P/C有望为开发出高效且低环境负荷地生产含硫胺类的新型催化剂工艺做出贡献。
满留副教授表示：“我们的团队正在研究开发金属纳米粒子的新型催化功能。本次，我们已经发现了磷化钌纳米粒子能够高效地促进羰基化合物的还原胺化反应。我们开发的催化剂具有高抗硫性，可以适用于含有催化剂毒物硫的羰基化合物的还原胺化反应。未来，我们将继续验证此催化剂对于以往因硫的催化剂毒物属性而难以促进的各种反应的有效性。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：ACS Catalysis
论文题目：Highly Active and Sulfur-tolerant Ruthenium Phosphide Catalyst for Efficient Reductive Amination of Carbonyl Compounds
DOI：10.1021/acscatal.3c06179
