同成果は同大工学研究科の村上正浩教授、同 石田直樹 助教、同博士後期課程の島本康宏氏らによるもので、詳細は独国化学会誌「Angewandte Chemie」に掲載されました。

　研究チームは、太陽エネルギーを駆動力として有機化合物中にCO2を取り込む手法として、太陽エネルギーを取り込む反応(明反応)と、CO2を取 り込む反応(暗反応)を連続的に行う手法を提唱。同手法は、まず太陽光を原料に照射して、高エネルギー化合物へと変換させます。この変換反応は光エネルギーを化学エネルギーに変え、高エネルギー化合物に蓄積する過程で、その後、そのエネルギーを駆動力として高エネルギー化合物にCO2を取り込むというものです。

　さらに研究チームでは、モデルケースとして、温和な条件下でアミノケトンにCO2を取り込み、環状炭酸エステルを得る手法を開発しました。この場合、まず パイレックス製のガラス容器にアミノケトンを有機溶媒に溶かしたものを入れ、容器内を常圧のCO2で満たし、太陽光にさらすとアミノケトンが太陽光のエネルギーを吸収して、高エネルギー中間体アゼチジノールが生成されます(この反応は晴れた日のみならず、曇りの日でも、速度は低下するものの進行すること が確認されています)。続いて同反応溶液に炭酸セシウムを添加して60度に加熱すると、CO2の取り込みがおこり、炭酸エステルが83%の収率で生成されるといいます。ちなみに、この得られた環状炭酸エステルは、医薬品の原料や燃料添加剤としての活用が期待できるとのこと。

　今回の成果について研究チームは、理想的なエネルギー源である太陽光を駆動力としてCO2を取り込むための基礎的な方法論を提案・実証したものとしており、この手法をさらに研究していくことで、将来的にはCO2の資源化のみならず、太陽光のエネルギーを駆動力とする、環境に配慮した精密物質変換が可能になる可能性があるとの期待を示しています。ですが、今回の研究ではCO2を取り込んだものの、CO2の酸化状態は変化していないため、今後は還元過程を含む反応の開発に取り組んでいく予定としています。

　気候変動の原因物質とされるCO2の削減が地球規模での課題となっており、太陽エネルギーを活用してCO2を有機化合物中に取り込む手法は、環境・資源両問題の解決に貢献する手法として注目を集めており、今後の開発が期待されます。

(マイナビニュース)　(京都大学)