| Project/Area Number |
22K19045
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 34:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
Yamada Yasuyuki 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 准教授 (10385552)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | メタン / 酸化触媒 / 超分子 / ポルフィリン / フタロシアニン / ポルフィセン / 鉄 / 二核錯体 / cPCET / 鉄オキソ種 / 超分子触媒 / ロタキサン / オキソ種 / cPCET活性種 / ポルフィリノイド |
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| Outline of Research at the Start |
応募者らは最近、４重ロタキサン結合により連結されたポルフィリンとフタロシアニンのface-to-face会合体内に構築した窒素架橋鉄二核錯体とテトラアニオン性ポルフィリンとのイオン性会合体 T が過剰量のH2O2を含む100°C以下の酸性水溶液中、メタンを触媒的にメタノール、ホルムアルデヒド、ギ酸へと変換可能であり、数あるメタン酸化分子触媒の中でも最高クラスの触媒活性を示すことを見出した。
本研究ではTの超分子骨格を利用しつつ、Tの中心金属および架橋配位子を変化させた新奇な構造を持つ超分子型cPCET活性種を構築して、高活性なメタン資源化反応活性種を探索する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this research, we aimed to synthesize novel heteroatom-bridged iron porphyrinoid dimers possessing high catalytic methane oxidation activity. For this purpose, we synthesized a nitrido-bridged heterodimer of an iron porphyrin and an iron phthalocyanine and compared its catalytic methane oxidation activity with those of a nitrido-bridged porphyrin homodimer and a nitrido-bridged phthalocyanine homodimer. As a result, it was found that the catalytic activity was decreased as the number of porphyrin ring was increased. Moreover, we synthesized two different nitrido-bridged iron porphyrinoid dimers including one or two porphycene rings to find that the catalysts themselves were decomposed during the methane oxidation because the reactive intermediate became unstable.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
メタンは天然ガスやメタンハイドレートとして世界中に豊富に存在する。一方でメタンは二酸化炭素の２０倍以上の温室効果を示す環境汚染物質である。このため、メタンを低エネルギーで効率良く有用化学物質へと変換する触媒が開発できれば、資源問題・環境問題解決に資する。窒素架橋鉄ポルフィリノイド二量体は、数ある分子触媒の中でも高いメタン酸化触媒活性を持つ物質群であるが、合成された種類が極めて限られており、構造と反応性の相関の解明も十分に進んではいなかった。本研究は、窒素架橋鉄ポルフィリノイド型メタン酸化触媒開発の新たな指針を提供したという学術的な意義がある。
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