2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of Light-Induced Nitrogen Fixation
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20K05680
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田邉 資明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任主任研究員 (20384737)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 窒素固定 / アンモニア / モリブデン / サマリウム / 水 / ヨウ素 / PNP型ピンサー配位子 / 触媒反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当研究室では、常温常圧で窒素分子をアンモニアへと触媒的に変換反応において、SmI2を還元剤として用いることで、水をプロトン源とする触媒反応の開拓に成功している。中でもN-ヘテロサイクリックカルベン骨格を基盤とするPCP型ピンサー配位子を有するモリブデン錯体がもっとも高い触媒活性を示した。一方で当研究室ではアニオン性のピロール骨格を基盤とするPNP型ピンサー配位子を有する種々の遷移金属錯体を用いることで、温和な条件下で窒素をアンモニアなどに触媒的に変換する反応の開拓にも成功して来た。そこで本研究では対応するモリブデン錯体を合成し、その反応性を検討した。ピロール骨格PNP型ピンサー配位子を有するMo(III)ジヨード錯体を新規に合成し、これを窒素下トルエン中リチウムで還元したところ、窒素窒素三重結合の開裂反応が進行し、リチウムイオン架橋二核Mo(IV)(ヨード)(ニトリド)錯体が生成した。リチウムイオン架橋二核Mo(IV)(ヨード)(ニトリド)錯体をアルゴン下で撹拌したところ、一度開裂したニトリドからの窒素分子の再生が進行した。続いて得られた錯体を用いて、常温常圧で窒素をアンモニアへと変換する反応を検討したところ、ピロール骨格PNP型ピンサー配位子を有するMo(III)ジヨード錯体を触媒として用いた場合、錯体当たり11当量のアンモニアが生成し、ピロール骨格PNP型ピンサー配位子を有するモリブデン錯体が窒素固定触媒として働くことを明らかにした。
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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
申請者は光励起下での水の触媒的酸化反応により生成した酸を、窒素をアンモニアへと変換する反応のプロトン源として用いることで、触媒的にアンモニアを生成する反応に成功している。そして今回ピロールPNP骨格を有する新規モリブデン錯体を合成するとともに、水そのものをプロトン源とする新規触媒反応の構築に成功しており、当初の目的の第一段階は達成したといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
水と触媒を共存した状態で、光反応による水の分解反応を組み込むことを検討する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により一部の研究計画の予定が変更となり、消耗品の購入が翌年度に繰り越しとなってしまったため。
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