Development of novel highly reactive cPCET reactive intermediate based on supramolecular porphyrinoid conjugate

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19045
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 34:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Yamada Yasuyuki 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 准教授 (10385552)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: メタン / 酸化触媒 / 超分子 / ポルフィリン / フタロシアニン / ポルフィセン / 鉄 / 二核錯体

Outline of Final Research Achievements

In this research, we aimed to synthesize novel heteroatom-bridged iron porphyrinoid dimers possessing high catalytic methane oxidation activity. For this purpose, we synthesized a nitrido-bridged heterodimer of an iron porphyrin and an iron phthalocyanine and compared its catalytic methane oxidation activity with those of a nitrido-bridged porphyrin homodimer and a nitrido-bridged phthalocyanine homodimer. As a result, it was found that the catalytic activity was decreased as the number of porphyrin ring was increased. Moreover, we synthesized two different nitrido-bridged iron porphyrinoid dimers including one or two porphycene rings to find that the catalysts themselves were decomposed during the methane oxidation because the reactive intermediate became unstable.

Free Research Field

錯体化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

メタンは天然ガスやメタンハイドレートとして世界中に豊富に存在する。一方でメタンは二酸化炭素の２０倍以上の温室効果を示す環境汚染物質である。このため、メタンを低エネルギーで効率良く有用化学物質へと変換する触媒が開発できれば、資源問題・環境問題解決に資する。窒素架橋鉄ポルフィリノイド二量体は、数ある分子触媒の中でも高いメタン酸化触媒活性を持つ物質群であるが、合成された種類が極めて限られており、構造と反応性の相関の解明も十分に進んではいなかった。本研究は、窒素架橋鉄ポルフィリノイド型メタン酸化触媒開発の新たな指針を提供したという学術的な意義がある。