京大ら、4つのニッケル原子でC-H結合を穏和に活性化（FrontJournal解説）

ニュース紹介

「4つのニッケル原子の協同作用で強固な炭素－水素結合を活性化～複数の金属が協力する分子の新たな可能性～」

京都大学・チャルマース工科大学・東京都立大学・筑波大学などの研究グループは、4つのニッケル原子を含む新しいクラスター錯体を独自の合成法で開発し、50℃という穏和な条件下で芳香族炭化水素だけでなく飽和炭化水素のC-H結合も可逆的に活性化できることを実証した。4つのニッケル原子が酸化還元を分担することが高い反応性の源になっているという。従来、炭化水素のC-H結合を直接活性化する技術には希少で高価な貴金属が使われることが多く、安価で資源が豊富なニッケルでの実現は困難とされてきた。成果は英科学誌Nature Communicationsに掲載された。

出典：科学技術振興機構（JST） 2026年7月30日 プレスリリース
https://www.jst.go.jp/pr/announce/20260729-2/index.html

FrontJournalの解説

この研究分野について

炭化水素に含まれる炭素－水素（C-H）結合は非常に安定しているため切断が難しく、これを直接活性化して医薬品や機能性材料などの有用物質に変換する技術は、有機合成における長年の目標とされてきた。従来はパラジウムや白金といった希少で高価な貴金属を触媒に使うのが主流だったが、資源量が限られ価格変動も大きいため、より安価で豊富な金属で同じ反応を実現できないかが世界中で研究されている。

①複数の金属が協力する新しい触媒設計

今回の研究の鍵は、1つの金属原子に反応を担わせるのではなく、4つのニッケル原子が酸化還元の役割を分担する「多核クラスター錯体」という設計にある。単独のニッケル原子では実現が難しかった穏和な条件（50℃）でのC-H結合活性化が、複数の金属が協調することで可能になった。しかも芳香族だけでなく反応性の低い飽和炭化水素まで活性化でき、しかも反応が可逆的に進む点が確認されている。

②安価な触媒化学への波及

ニッケルはパラジウムなど貴金属に比べて資源量が豊富で安価な遷移金属であり、従来からクロスカップリング反応などで代替触媒として注目されてきた。今回のように多核金属分子の新しい反応性が実証されたことで、貴金属に頼らない次世代の有機合成プロセスや、複数金属を組み合わせた分子設計という研究の方向性が広がることが期待される。

編集部からひとこと

1つの金属原子ではなく複数のニッケルが役割分担するという発想が面白い研究です。安価な金属で貴金属並みの反応を実現する試みは、将来のものづくりのコストや資源制約に直結するテーマとして今後の展開を追いたいところです。