2019 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of Novel Metal Complex Catalysts Bearing Functional Moieties in the Second Coordination Spheres and the Photochemical CO2 Reduction Catalyses
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of novel light energy conversion system through elucidation of the molecular mechanism of photosynthesis and its artificial design in terms of time and space |
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| Project/Area Number |
18H05176
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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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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素還元 / ルテニウム / ペプチド / 非天然アミノ酸 / 超分子光触媒 / 人工酵素 / 人工光合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人工光合成系構築のためには、光エネルギー吸収・増感、酸化・還元反応触媒など様々な機能性分子を精巧に配列することが重要である。我々は、複数の機能性分子を自在に接続・配列可能とするためペプチド鎖を導入した機能性分子の開発を行っている。
本研究では、(1) 高いCO2還元触媒活性を有するルテニウム錯体の第二配位圏に官能基を導入することによって、その触媒活性をさらに向上させることを目的とする。特に、さまざまな酵素活性中心において見られるように、触媒反応中間体に直接作用する官能基に対して水素結合あるいは静電相互作用を及ぼす第2の官能基を有する触媒を合成し、その活性について評価する。さらに、(2) 複数の機能性分子連結が可能であることを証明するため、上記のルテニウム－ペプチド錯体触媒に、光増感作用を有するルテニウム錯体を接続した超分子光触媒の合成を行う。
2019年度は主に、光増感部位と触媒部位を、ビピリジン型非天然アミノ酸を含む人工ペプチド鎖を用いて連結した超分子光触媒の開発を行い、これらの光触媒による反応量子収率が光増感分子と触媒分子の混合系に比べて数倍向上することを見出した。さらに触媒部位に対して複数の光増感部位を連結した超分子光触媒を検討したところ、混合系では反応が困難であった水比率が高い溶媒系でも反応の進行が認められた。これらの結果は、光増感部位と触媒部位間の逆電子移動が抑えられ、電荷分離効率が向上したためと考えている。
本研究の成果を通して、人工ペプチド鎖を用いることにより金属錯体に酵素様機能を付与できるだけでなく、異なる複数の機能部位を自在に連結させることが示された。このことは、人工光合成系を構築する上で重要な技術を提供すると考えている。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Enhancement of CO2 Reduction Using a Near-Field Excitation2019
Author(s)
Takashi Yatsui, Yosuke Suzuki, Tatsuki Morimoto, Yuma Kato, Mamoru Yamamoto, Tomoko Yoshida, Nobuyuki Shimizu, Yuki Kataoka, Yuichi Negishi, Hitoshi Ishida, Kenji Iida
Organizer
3rd International Solar Fuels Conference (ISF-3), International Conference on Artificial Photosynthesis-2019 (ICARP2019)
Int'l Joint Research
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