2015 Fiscal Year Annual Research Report
金属間相乗作用を活かした多核金属クラスター反応場の創出
| Project Area | Precise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions |
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| Project/Area Number |
15H05808
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
真島 和志 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (70159143)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 均一系多核金属クラスター触媒 / 酸素架橋セリウム６核クラスター / 異種多核金属クラスター / メタラクラウンエーテル / 二酸化炭素 / 交互共重合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は高難度触媒反応の達成を目指して「金属間相乗作用を活かした多核金属クラスター反応場の創出」を進め、従来の均一系触媒（単核金属錯体触媒）と質的に異なり、不均一系触媒（固体触媒）とも異なる「均一系多核金属クラスター触媒」が有する、複数の同種・異種金属により囲まれた特異な反応場の反応特性の解明と触媒反応による実践的応用を目的とする。平成２７年度は以下の２つの課題に対して集中的に取り組んだ。
課題１：有機溶媒に可溶な酸素架橋多核金属クラスター錯体を用いた触媒機能開発、
課題２：精密に構造制御された異種多核金属クラスター錯体における異種金属間の相乗効果を活かした触媒機能開発
課題１では、すでに硝酸セリウムをカルボン酸と配位子の存在下で反応させることで多核セリウムクラスターが生成することを見出しており、特に酸素下で反応を進行させることで酸素原子によって架橋されたセリウム６核クラスターを選択的に合成することに成功している。さらに、種々の分光学測定によって合成したセリウム６核クラスターは６つのセリウム原子が8つの酸素原子によって架橋された構造であることを明らかにした。
課題２では、亜鉛と希土類金属を有する異種４核クラスター錯体の合成に成功しており、X線単結晶構造解析によりその構造を明らかにした。さらに、得られた異種４核クラスター錯体を用いてシクロヘキセンオキシドと二酸化炭素の交互共重合を行ったところ、効率的に二酸化炭素を固定化出来ることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究を達成するにあたり「金属間相乗作用を活かした多核金属クラスター反応場の創出」をいかにして行うかは非常に重要な課題である。平成２７年度の結果では、様々な条件下において金属がどのようにクラスター化するのか、いくつの金属からなるクラスターが生成するのかについての詳細な知見を得ることができた。また、得られるクラスターを溶液に溶けやすくさせ、解析を容易にする配位子についての知見を得た。これらの結果は特異な反応場の反応特性を利用した触媒反応への展開における反応場の構築に関する重要な知見であり、今後の触媒反応開発を大いに促進するものであるため、研究は順調に進んでいると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度も引き続き種々の元素からなる複核金属錯体の合成に取り組むとともに、それらの錯体の示す特異な触媒機能の開発を行う計画である。特に平成２７年度得られた知見を元に、多核金属クラスター反応場を利用した触媒反応の開発により一層注力する。具体的には、３価と４価が安定であり一電子酸化還元特性に優れたセリウムに種々の配位子を導入することで、様々な酸素架橋セリウム多核クラスター錯体を合成しアルコールなどの有機物を温和な条件で空気酸化する触媒反応の開発を進める。上記に加え、メタラクラウンエーテルを用いた異種４核クラスター錯体の合成を進めると共に、A01班【野崎】らと異種４核クラスター錯体を用いた二酸化炭素固定化反応の開発を行う計画である。例えば、これまでの異種４核クラスター錯体は、３つの亜鉛と１つの希土類金属から構成されていたが、亜鉛の代替としてコバルトやニッケルなどを用いた異種４核クラスター錯体を合成しその反応特性を調査する予定である。
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