東京工業大學發表成功地開發了一項「錳觸媒」,將可利用富含生物質的醇類合成出經常應用於醫藥、農用化學品原料的「酮類(Ketone)」。研究團隊在先前的研究中已確認氧化鎂(MgO)在生物質所含醇類的轉換反應中表現出顯著的促進效果,此次則透過將氧化鎂的促進效果應用於錳觸媒,即可將醇類的碳-氧結合轉換為碳-碳結合,並利用此項反應,成功合成出可利用做為醫藥品、合成染料之合成中間體的吡咯類(Pyrrole)、喹啉類(Quinoline)。新開發的錳觸媒不僅能夠獲得比既有錳觸媒或單純的錳氧化物更高的活性,且相較於同樣手法製備的貴金屬觸媒,具有更高的活性。
東京工業大學針對反應機制進行評估後,確認反應是透過經由氫化物(Hydride)的路徑進行,並證實在此反應機制中,從氧化錳提供至錳的電子供給(Electron Donor)擴展了錳與氫化物之間的結合,進而提升了氫化物的反應性。而透過此項獨特的反應途徑,將可進行一般錳觸媒難以進行之脂族醇(Aliphatic Alcohol)的轉換。
在目前為止的研究報告中,不勻系(Heterogeneous System)錳觸媒係由四價錳做為觸媒活性物質而形成。而在此次的研究中,在表現出高活性的觸媒方面以二價觸媒為主,隨著氧化數的增加,觸媒性能顯著下降。由於高氧化數的錳通常利用做為氧化觸媒,因此在惰性氣體氣氛與氧氣氣氛下進行了各項觸媒的性能評估。結果發現錳的氧化數對觸媒性能有很大的影響,具有低氧化數的錳透過形成氫化物的反應途徑進行,而具有高氧化數的錳則經由醇氧化的反應途徑進行。東京工業大學表示,諸如此類觸媒性能隨著錳的氧化數而有大幅變化的觸媒體系極為罕見。此外,當進一步對與錳結合的氫化物進行反應性詳細評估後,確認從氧化鎂對錳氧化物的電子供給有助於促進反應。此項研究成果利用了自然界中豐富存在的錳、鎂、鋁做為觸媒,將可望有助於實現以易取得之有機化合物為原料,並以少數步驟、低成本合成出有用有機化合物的最終目標。