九州大学碳中和能源国际研究所/研究生院工学研究院的小江诚司主干教授的研究团队与近畿大学联合研究开发出了作为氢能源载体，可在室温下从氢中提取和存储电子，并在需要时随时用于环丙烷化反应的过渡金属催化剂（铱化合物）。这种催化剂可以从氢中提取并存储电子，以固态方式存储氢电子超过3个月以上。这一研究通过使用氢气作为电子源，在不产生金属废弃物的情况下实现了对有机合成和药物合成非常重要的环丙烷化反应。相关成果已发表在《JACS Au》的线上版上。
图 （a）本研究开发的新思路氢能源载体反应图。（b）（c）与传统方法的区别。（供图：九州大学）
目前已知，过渡金属催化剂和氢气共存时会发生烯烃的氢化反应，研究团队以可在室温下合成和降解氢气的天然氢化酶为参考，探索了可在室温下由氢气合成并直接使用的氢能源载体，并且已经发表了一种使用镍的新型氢能源载体。
这一构思的突破点在于，把氢视为电子，从氢中提取和储存的是电子而非氢自由基或氢化物。
作为利用氢电子的一种方法，研究人员曾尝试开发对有机合成和药物合成非常重要的环丙烷化反应，但最初的催化性环丙烷化反应进展并不顺利。在对多种金属离子和有机配体进行研究的过程中，研究团队成功开发出了一种铱化合物作为新的氢能载体。这种铱化合物可在室温下按需在实验室内合成，还能在室温下以固态储存电子3个月以上，并在需要时将电子用于环丙烷化反应。传统的环丙烷化反应会产生来自于金属还原剂的金属废弃物，但此次这种环丙烷化反应使用氢气作为还原剂，不产生金属废弃物。
小江主干教授表示：“我们开发了一种从氢气中提取电子的能源载体，以及把氢作为电子加以利用的有机合成反应。其思路与传统方法完全不同，目前正在撰写《除了氢化反应，你想象过烯烃和氢之间会发生其他反应吗？》的论文。相信这一成果将有助于实现碳中和社会”。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：JACS Au
论文：Cyclopropanation using Electrons Derived from Hydrogen—Reaction of Alkenes and Hydrogen without Hydrogenation
DOI：10.1021/jacsau.4c00098
大学新闻稿 https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/1062/
