2023 Fiscal Year Annual Research Report
超分子型ポルフィリノイド分子組織をベースにした新奇高反応性cPCET活性種の探索
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22K19045
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山田 泰之 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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| Keywords | メタン / 酸化触媒 / cPCET / 鉄オキソ種 / 超分子触媒 / ポルフィリン / フタロシアニン / ロタキサン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、我々が開発した超分子型高反応性cPCET活性種の構造をベースにして、新奇な構造を持つ高反応性cPCET活性種を創製し、メタン資源化に資する触媒反応を開発することである。ベースとなる超分子型高反応性cPCET活性種は、４重のロタキサン構造で連結されたポルフィリンーフタロシアニンface-to-faceヘテロ二量体内に構築した窒素架橋鉄フタロシアニン二量体オキソ種（超分子型オキソ種）である。
昨年度の研究において、超分子型オキソ種の高反応性の由来を解明すべく、ロタキサン構造を持たない窒素架橋鉄フタロシアニンー鉄ポルフィリンヘテロ二量体を合成し、過酸化水素を過剰量含む酸性水溶液中において、そのオキソ種を生成させて、メタン酸化触媒反応活性を評価した結果、窒素架橋鉄ポルフィリンー鉄フタロシアニンヘテロ二量体の触媒活性は、類似の構造を持つ窒素架橋鉄フタロシアニンホモ二量体と比較すると明確に低いことが明らかになった。さらに今年度、窒素架橋鉄ポルフィリン二量体も合成して、そのメタン酸化触媒活性を評価した結果、メタン酸化活性は、フタロシアニンホモ二量体＞ポルフィリンーフタロシアニンヘテロ二量体＞ポルフィリンホモ二量体の順であることが分かった。
この知見を元に考えると、超分子型ポルフィリンーフタロシアニンface-to-faceヘテロ二量体内に構築した窒素架橋鉄フタロシアニン二量体オキソ種が、窒素架橋鉄フタロシアニンホモ二量体に比べて高いメタン酸化触媒活性を示した原因は、ポルフィリンやフタロシアニン側鎖のロタキサン部位置換基の効果が大きい可能性が高いことが明らかになった。
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