2016 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of Novel Diruthenium-Peptide Complexes: Application to Photocatalytic CO2 Reduction
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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ことを目的とする。
本研究では、光増感部位として作用するルテニウム錯体を有する非天然アミノ酸と、金属配位性非天然アミノ酸を導入したペプチドを合成し、得られたペプチドをルテニウム前駆体と反応させて触媒部位とすることによって、ペプチド連結ルテニウム二核錯体を合成した。このようなペプチド連結二核錯体触媒は、光増感分子と触媒分子を混合した系より触媒反応が加速した。さらに興味深いことに、連結したペプチド鎖配列がターン構造をとりやすい場合には触媒活性の向上が見られ、このことから光増感部位から触媒への電子移動効率の向上が触媒活性向上に重要であることが示唆された。また、触媒部位1分子に対し、光増感部位を2ヶ所導入したルテニウム三核錯体についても合成し、その触媒活性を検討した。
本研究ではさらに、二酸化炭素還元触媒反応の温度依存性を検討することによる活性化エネルギーの評価や、ビピリジン骨格を有するメソポーラス有機シリカに光増感部位ならびに触媒部位として異なるルテニウム錯体を担持した新しい光触媒の開発についても研究を行った。
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