Development of O2-oxidation catalyzed by homo and heteronuclear multimetallic cerium complexes

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02742
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Tsurugi Hayato 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (60432514)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: セリウム / 光触媒 / カルボン酸 / 脱炭酸 / 酸素酸化

Outline of Final Research Achievements

Dioxygen is an safety and easy available oxidant possible to use for oxidation reaction of organic compounds. Here, we found that oxygen served as a good oxygenation agent for organic radicals generated from carboxylic acids in the presence of cerium complexes under blue LED irradiation, giving the corresponding alcohols in good yields. This catalytic activity was further improved by the combination of Ce and other group 4 metal ions, and the catalytically active species were clarified by isolating the corresponding mixed-metal clusters.

Free Research Field

有機金属化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

セリウムが可視光での光触媒機能を発現する要因を明らかにするために反応活性種である多核セリウム錯体を単離し、その構造の同定と分光分析、およびDFT計算によって、セリウムに結合するカルボキシラート配位子から、エネルギー的に低い位置にあるセリウムの空のf軌道への遷移がラジカル形成の鍵となっていることを見出した。本知見は、地球上で無尽蔵に利用できる光エネルギーを化学エネルギーに変換するための触媒設計としてセリウムが有用であることを示しており、今後の光触媒開発における設計指針を提供するものである。