2015 Fiscal Year Research-status Report
新規なペプチド連結ルテニウム二核錯体の合成と光化学的CO2還元反応への応用
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26410076
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
石田 斉 北里大学, 理学部, 准教授 (30203003)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 金属錯体化学 / 二酸化炭素還元反応 / 光触媒 / ペプチド / 非天然アミノ酸 / 人工光合成 / ルテニウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、エネルギー・環境問題に関連して人工光合成への関心が高まっている。人工光合成系の一つの形として、酸化触媒・光増感剤・還元触媒を連結し、酸化反応で得た電子を用いて還元触媒反応を行うシステムが考えられている。しかしながら、このように複数の異なる系を分子レベルで自在に配列、接続することは容易ではなく、新しい設計ストラテジーや合成方法の開発が望まれている。
本研究では、ペプチド鎖が方向性を有することに着目し、金属配位性のビピリジン型非天然アミノ酸を組み込んだペプチドを利用することにより、光増感機能を有するルテニウムトリス（ビピリジン）型錯体と二酸化炭素還元触媒能を有するルテニウムモノ（ビピリジン）型錯体を接続した新規なペプチド連結ルテニウム二核錯体の合成を行う。さらにその光化学的二酸化炭素還元触媒反活性の検討を通して、触媒活性に効果的なペプチド配列の探索を行うことを計画している。
本研究の初年度にあたる平成26年度では、このような光増感部位と触媒部位が連結したペプチド連結ルテニウムヘテロ二核錯体の合成に成功し、それぞれの部位が結合していない混合系より活性が高くなることを確認するとともに、連結部位のペプチド鎖の種類によって活性が変化するという興味深い結果を得た。
平成27年度は、これらの触媒活性について、反応量子収率等を詳細に求めるとともに、触媒部位に対して光増感部位が2分子接続した新規なペプチド連結ルテニウム三核錯体の合成を行った。この研究は実験計画外であるが、本研究が想定よりも順調に進んでいることと、二酸化炭素から一酸化炭素あるいはギ酸が生成する過程が二電子還元であるのに対し、光増感部位と触媒部位が1:1で接続した場合と2:1の場合を比較検討した例がないことから行った。具体的には、ペプチド鎖をリシンにより分岐し、光増感部位を2分子導入した三核錯体を合成し、現在、その触媒活性を検討中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、初年度はペプチド連結二核錯体の合成方法の確立が達成目標であったが、かなり早い段階で合成法の確立に成功し、既にそれに基づいて数種類の異なるペプチド鎖で構成されるルテニウム二核錯体を合成した。さらにそれらを触媒として用いた光化学的二酸化炭素還元反応が、連結していない光増感錯体と触媒錯体の混合系に比較して、活性が向上するという結果を得ただけでなく、連結部位のペプチド鎖の違いにより活性がかなり異なるという、研究開始時に期待していた結果を得ることができている。このことから、研究計画以上に本研究は進展していると考えており、現在はこれらの触媒活性について研究を進めるとともに、触媒部位に対して2分子の光増感部位を有するペプチド連結ルテニウム三核錯体の合成も行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ペプチド連結ルテニウム二核錯体の合成方法が確立していることから、現在行っている触媒部位に対して2分子の光増感部位を接続したルテニウム錯体を含めた様々な異なる連結配列を有する光触媒を合成していく。これらの二酸化炭素光還元触媒反応を検討することにより、活性構造相関に関する情報を蓄積し、人工光合成に寄与し得る新規な光触媒開発を目指していく予定である。
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| Causes of Carryover |
今年度は他予算で物品費の多くを支出することができたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ペプチド合成関連試薬、二酸化炭素還元光触媒反応に使用する光照射装置関連消耗品・ガスクロ関連消耗品など物品費に加え、国際会議の招待講演を受ける予定であることから、出張費等に使用する予定である。
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