Development of Carbon Dioxide Multi-Electron Reduction Complex Catalysts Based on Exquisite Control of Light-Regenerated Organic Hydrides

• Project/Area Number: 17K05806
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Inorganic chemistry
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: Hideki Ohtsu 富山大学, 学術研究部理学系, 准教授 (80433697)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 金属錯体 / 二酸化炭素多電子還元反応 / 有機ヒドリド / 光エネルギー変換 / 再生可能エネルギー

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have not only clarified the synthesis, X-ray crystal structure, spectroscopic properties, and electrochemical properties of Ruthenium complexes with novel NAD+-type or NADH-type ligands based on a new molecular design, but also successfully elucidated the unique photo-driven organic hydride storage reaction mechanism from the NAD+-type Ruthenium complex to the NADH-type Ruthenium complex.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

補酵素の機能を範とした光エネルギーを化学エネルギー（有機ヒドリド）として貯蔵可能な新しい錯体分子を合成単離することができ、可視光照射によるNAD+型からNADH型ルテニウム錯体への光有機ヒドリド貯蔵反応に関して知見を得ることができた。これらの研究成果は、二酸化炭素を多電子還元し得る高活性な錯体触媒の開発につながり、学術的に大きなインパクトを与えるに留まらず、資源・環境・エネルギー問題の抜本的解決にも多大な貢献が見込まれる。

Research Products

• [Journal Article] A Novel Photo-Driven Hydrogenation Reaction of an NAD+-Type Complex Toward Artificial Photosynthesis (2019)
  • Author(s): Ohtsu Hideki、Saito Tsubasa、Tsuge Kiyoshi
  • Journal Title: Frontiers in Chemistry Volume: 7
  • DOI: 10.3389/fchem.2019.00580
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Luminescent mixed-ligand iodido copper(I) coordination polymers having antenna effect (2018)
  • Author(s): Sugimoto Satoshi、Ohtsu Hideki、Tsuge Kiyoshi
  • Journal Title: Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry Volume: 353 Pages: 602-611
  • DOI: 10.1016/j.jphotochem.2017.08.002
  • Peer Reviewed
• [Presentation] NAD+モデル配位子Ph-pnを含むRu錯体の合成と物性 (2020)
  • Author(s): 飯田拓郎、齋藤 翼、柘植清志、大津英揮
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会
• [Presentation] Synthesis of Luminescent Silver(I) Halogenido Coordination Polymers with Pyrazine, Methylpyrazine, and Aminopyrazine (2020)
  • Author(s): Taiki Kuwahara, Ryuichi Nakagawa, Hideki Ohtsu, Kiyoshi Tsuge
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会
• [Presentation] Modification and Creation of Luminescent Silver(I) Coordination Units through Mixed-crystal Formation with Non-luminescent Hosts (2019)
  • Author(s): Kiyoshi Tsuge, Taiki Kuwahara, Tsubasa Yoshioka, Shinpei Yasuhara, Hideki Ohtsu
  • Organizer: 23rd International Symposium on Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ピペラジン架橋非発光性銀(I)配位高分子へのピラジンおよびアミノピラジンの導入による発光ユニットの合成 (2019)
  • Author(s): 桑原大貴、吉岡 翼、大津英揮、柘植清志
  • Organizer: 第31回配位化合物の光化学討論会
• [Presentation] ピペラジンドーピングによる（ピリジル）エタン銅(I)配位高分子の発光性制御 (2019)
  • Author(s): 竹内漱汰、大津英揮、柘植清志
  • Organizer: 第31回配位化合物の光化学討論会
• [Presentation] NAD+/NADHモデル配位子を有するルテニウム錯体の性質と光化学反応 (2019)
  • Author(s): 飯田拓郎、齋藤 翼、柘植清志、大津英揮
  • Organizer: 錯体化学会第69回討論会
• [Presentation] ビス(ピリジル)エタン-ビス(ピリジル)エチレン混合架橋銅(I)配位高分子の発光に対する配位子分率の影響 (2019)
  • Author(s): 竹内漱汰、山田優太、杉本賢志、大津英揮、柘植清志
  • Organizer: 錯体化学会第69回討論会
• [Presentation] ビピペリジンおよびピペラジンを架橋配位子とする非発光性銀(I)配位高分子の合成と混晶化による発光ユニットの導入 (2019)
  • Author(s): 桑原大貴、吉岡 翼、大津英揮、柘植清志
  • Organizer: 錯体化学会第69回討論会
• [Presentation] NADモデルRu錯体の物性とNAD+/NADH型光変換反応 (2019)
  • Author(s): 飯田拓郎、齋藤 翼、柘植清志、大津英揮
  • Organizer: 令和1年度日本化学会近畿支部北陸地区講演会と研究発表会
• [Presentation] Modification and Creation of Luminescent Silver(I) Coordination Units by a Solid Solution Approach (2019)
  • Author(s): Kiyoshi Tsuge, Taiki Kuwahara, Tsubasa Yoshioka, Shinpei Yasuhara, Hideki Ohtsu
  • Organizer: 18th Asian Chemical Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] NADモデルRu錯体におけるNAD+/NADH型光変換反応 (2019)
  • Author(s): 齋藤 翼、柘植清志、大津英揮
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] ピペラジンとの異形混晶化によるビス（ピリジル）エタン銅(I)配位高分子の発光性制御 (2019)
  • Author(s): 竹内漱汰・大津英揮・柘植清志
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] Synthesis of Luminescent Mixed-Crystals Having Pyrazine Derivatives by Utilization of Piperazine Bridged Silver(I) Coordination Polymer (2019)
  • Author(s): Taiki Kuwahara, Tsubasa Yoshioka, Hideki Ohtsu, Kiyoshi Tsuge
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] 天然のヒドリド試薬NAD補酵素を範とした新規CO2光再資源化メカニズムの創出 (2018)
  • Author(s): 大津英揮
  • Organizer: 第12回平成30年度富山第一銀行奨学財団研究助成セミナー研究成果発表会
• [Presentation] ビス（4-ピリジル）エタンとビス（4-ピリジル）エチレンで架橋された銅(I)臭化物配位高分子におけるエネルギー移動と発光 (2018)
  • Author(s): 竹内漱太、大津英揮、柘植清志
  • Organizer: 第30回配位化合物の光化学討論会
• [Presentation] Synthesis of Luminescent Silver(I) Complex Units Bearing Pyrazine Derivatives by Utilizing a Weakly Luminescent Coordination Polymer as a Host Framework (2018)
  • Author(s): Tsubasa Yoshioka, Hideki Ohtsu, Kiyoshi Tsuge
  • Organizer: 錯体化学会第68回討論会
• [Presentation] Modification of Luminescent Properties of Halogenido Silver(I) Coordination Polymers through Mixed-Crystal Formation (2018)
  • Author(s): Kiyoshi Tsuge, Tsubasa Yoshioka, Shinpei Yasuhara, Hideki Ohtsu, Masaaki Dosen, Masako Kato
  • Organizer: 43rd International Conference on Coordination Chemistry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A Novel Photo-Driven Hydrogenation Reaction of an NAD+-type Complex for Artificial Photosynthesis (2018)
  • Author(s): Hideki Ohtsu, Tsubasa Saito, Kiyoshi Tsuge
  • Organizer: 43rd International Conference on Coordination Chemistry
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 光化学反応によるNADH型Ru錯体の合成 (2018)
  • Author(s): 齋藤 翼、柘植清志、大津英揮
  • Organizer: 平成30年度日本化学会近畿支部北陸地区講演会と研究発表会
• [Presentation] ビス(ピリジル)エタンおよびビス(ピリジル)エチレンで混合架橋されたハロゲノ銅(I)配位高分子の発光挙動に及ぼす配位子分率の効果 (2018)
  • Author(s): 竹内漱汰、山田優太、杉本賢志、大津英揮、柘植清志
  • Organizer: 平成30年度日本化学会近畿支部北陸地区講演会と研究発表会
• [Presentation] ピラジンおよびアミノピラジンを導入したピペラジン架橋銀(I)配位高分子混晶の合成と発光性 (2018)
  • Author(s): 桑原大貴、吉岡 翼、大津英揮、柘植清志
  • Organizer: 平成30年度日本化学会近畿支部北陸地区講演会と研究発表会
• [Presentation] Modification of Luminescent Properties of Silver(I) Coordination Polymers with {Ag2(μ-X)2} Dimeric Units (2018)
  • Author(s): Kiyoshi Tsuge, Taiki Kuwahara, Tsubasa Yoshioka, Hideki Ohtsu
  • Organizer: The 2nd International Symposium on Coordination Ionic Compounds
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis and Photophysical Properties of Silver(I) Coordination Polymers with 4,4’-Bipiperidine and 4,4’-Bipyridine (2018)
  • Author(s): Tsubasa Yoshioka, Satoshi Sugimoto, Sota, Takeuchi, Hideki Ohtsu, Kiyoshi Tsuge
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 金属錯体の光刺激による小分子活性化 (2018)
  • Author(s): 大津英揮
  • Organizer: 分子研研究会「刺激と応答-金属錯体は何を結ぶか」
  • Invited
• [Presentation] Energy Migration and Antenna Effect in Mixed-Ligand Cu(I) Coordination Polymers (2017)
  • Author(s): Kiyoshi Tsuge, Satoshi Sugimoto, Shinpei Yasuhara, Hideki Ohtsu, Koichi Nozaki
  • Organizer: 22nd International Symposium on Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ビスピリジルエタンを含む架橋配位子混合型錯体の発光挙動 (2017)
  • Author(s): 竹内漱太、吉岡 翼、杉本賢志、大津英揮、柘植清志
  • Organizer: 第29回配位化合物の光化学討論会
• [Presentation] NADモデル亜鉛錯体におけるNAD+/NADH型光変換反応に伴った物質変換 (2017)
  • Author(s): 手塚陽介、柘植清志、大津英揮
  • Organizer: 錯体化学会第67回討論会
• [Presentation] Ru-Mepn錯体におけるNAD+型からNADH型への光変換反応 (2017)
  • Author(s): 齋藤 翼、柘植清志、大津英揮
  • Organizer: 錯体化学会第67回討論会
• [Presentation] Synthesis and Dioxygenation of Chromium(V) Nitrido Complexes with Catecholato Ligands (2017)
  • Author(s): Saki Shibata, Shun Takagi, Ryo Imamura, Hideki Ohtsu, Kiyoshi Tsuge
  • Organizer: 錯体化学会第67回討論会
• [Presentation] NAD+/NADH型変換能を組み込んだZnII錯体による光物質変換反応 (2017)
  • Author(s): 手塚陽介、柘植清志、大津英揮
  • Organizer: 平成29年度日本化学会近畿支部北陸地区講演会と研究発表会
• [Presentation] 光駆動型NAD+/NADH変換能を持つRu錯体の物性と変換挙動 (2017)
  • Author(s): 齋藤 翼、柘植清志、大津英揮
  • Organizer: 平成29年度日本化学会近畿支部北陸地区講演会と研究発表会
• [Presentation] Luminescent Properties of Mixed-Ligand Halogenido Copper(I) Coordination Polymers (2017)
  • Author(s): Kiyoshi Tsuge, Satoshi Sugimoto, Shinpei Yasuhara, Hideki Ohtsu
  • Organizer: The 1st International Symposium on Coordination Ionic Compounds
  • Int'l Joint Research
• [Book] 錯体化合物事典 (2019)
  • Author(s): 錯体化学会
  • Total Pages: 1000
  • Publisher: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254141054
• [Remarks] 教員紹介
  • URL: http://www3.u-toyama.ac.jp/chemweb/ja/research/faculty-members/physical-chemistry/tsuge-group/hideki-ohtsu/index.html