Photochemical carbon dioxide reduction reaction catalyzed by transition-metal complexes based on binuclear structure

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05102
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
• Research Institution: Rikkyo University
• Principal Investigator: Wada Tohru 立教大学, 理学部, 教授 (30342637)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 二酸化炭素 / 金属錯体 / 触媒 / 光化学反応

Outline of Final Research Achievements

This research was carried out to accomplish multi-electron carbon dioxide reduction reaction by visible light irradiation catalyzed by the dinuclear rhenium complexes bridged by anthracene. We synthesized several novel dinuclear rhenium complexes bridged by anthracene or anthraquinone. These complexes showed five-times turnover numbers for photochemical carbon dioxide reduction reaction. Photoirradiation to the two-electron reduction forms of dinuclear rhenium complex causes the carbon dioxide insertion between two Re atoms. Using photosensitizer and the dinuclear catalyst, kinds of the products of photochemical carbon dioxide reduction reaction was related to the reduction potential of photosensitizers.

Free Research Field

錯体化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、これまでに報告例が極めて少ない分子性触媒による二酸化炭素の４電子還元によるホルムアルデヒド生成の実現を目指した。光化学的な二酸化炭素還元反応に対して、合成した新規二核レニウム錯体は有効であることを確認した。溶媒への添加剤や、犠牲還元剤、光増感剤の種類を変えることによって、生成物が変化することを見出した。現在までにホルムアルデヒドの生成は確認できていないが、二酸化炭素の多電子還元を実現する上で、貴重な知見を得ることが出来た。二酸化炭素を有用な工業原料に変換することが出来れば、二酸化炭素削減ばかりではなく炭素資源として有効活用する道筋を示すことになると考えている。