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4重ロタキサン型ポルフィリン/フタロシアニン多重機能性触媒のプログラム構築

研究課題

研究課題/領域番号 14J04135
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 無機化学
研究機関名古屋大学

研究代表者

三原 のぞみ  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードポルフィリン / フタロシアニン / 低級アルカン酸化 / 超分子触媒 / 高原子価鉄オキソ錯体 / ロタキサン / 酸素還元触媒
研究実績の概要

本研究は、ポルフィリン金属錯体とフタロシアニン金属錯体をface-to-face型に組織化することで、2つの金属錯体が協同的に働く超分子触媒を構築することを目的とする。本年度は特に、低級アルカン酸化触媒の構築に取り組んだ。メタンやエタンなどの低級アルカンは、天然ガスの大部分を占めるが、その不活性さのため、化成品原料としての利用が難しいことが知られている。このため、低級アルカンを酸化し、直接工業的に有用な化合物を得る触媒の開発は、近年のエネルギー問題解決のための喫緊の課題である。
これまでに我々は、ポルフィリンとフタロシアニンが4重のロタキサン結合によりface-to-face型に連結されたダイマーの合成を報告した。ダイマーにFe(II)イオンを作用させ2核Fe(II)錯体とした後、アジドイオンを作用させることで、窒素架橋2核Fe(IV)錯体を得た。窒素架橋2核Fe(IV)錯体をシリカゲルに担持して得た固体触媒に、酸化剤である過酸化水素を添加して、エタン加圧下においてエタンの酸化反応をおこなったところ、窒素架橋2核Fe(IV)錯体はエタンを触媒的に酸化して、エタノール、アセトアルデヒド、酢酸を生成することがわかった。
次に、超分子会合体形成反応を利用して、窒素架橋2核Fe(IV)錯体の酸化触媒活性の向上に取り組んだ。これまでに我々は、4つのアンモニウムイオンを持つ4重ロタキサン型ダイマーが、テトラアニオン性ポルフィリンであるTPPSと多重のイオン性相互作用とスタッキング相互作用によりFace-to-Face型に会合することで、電子状態が大きく変化することを見出している。この会合体形成反応を利用すれば、窒素架橋2核Fe(IV)錯体の酸化触媒活性を向上できる可能性があると考え、Cu(II)-TPPSとの1:1会合体を構築した。同様の反応条件で、1:1会合体を触媒として用いてエタンの酸化反応をおこなった結果、Cu(II)-TPPSとの会合体形成により、エタン酸化触媒活性が大きく向上することがわかった。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Electronic Perturbation of Supramolecular Conjugates of Porphyrins and Phthalocyanines2017

    • 著者名/発表者名
      N. Mihara, Y. Yamada, S. Akine, K. Sugimoto, and K. Tanaka
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 53 号: 14 ページ: 2230-2232

    • DOI

      10.1039/c6cc09590a

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Programmable Arrangement of Heterometal Ions in a Supramolecular Array of Porphyrin and Phthalocyanine2017

    • 著者名/発表者名
      N. Mihara, Y. Yamada, and K. Tanaka
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 90 号: 4 ページ: 427-435

    • DOI

      10.1246/bcsj.20160423

    • NAID

      130006770723

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Oxygen Reduction to Water by a Cofacial Dimer of Iron(III) Porphyrin and Iron(III) Phthalocyanine Linked through a Highly Flexible Fourfold Rotaxane2017

    • 著者名/発表者名
      Mihara, N.; Yamada, Y.; Takaya, H.; Kitagawa, Y.; Aoyama, S.; Igawa, K.; Tomooka, K.; Tanaka, K.
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 23 号: 31 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1002/chem.201700082

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Crystal Structures of Stacked Ionic Assemblies of Tetracationic and Tetraanionic Porphyrins2014

    • 著者名/発表者名
      Yamada, S. Matsumoto, K. Yamada, T. Nishino, N. Mihara, K. Sugimoto, K. Tanaka
    • 雑誌名

      Chem. lett.

      巻: 43 ページ: 1377-1379

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Oxidation of Light Alkanes by μ-Nitrido Dinuclear Iron Complex Formed in Supramolecular Heterodimer of a Porphyrin and a Phthalocyanine2017

    • 著者名/発表者名
      三原のぞみ, 山田泰之, 森田健太郎, 井川和宣, 友岡克彦, 田中健太郎
    • 学会等名
      日本化学会第201797春季年会
    • 発表場所
      慶応大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and Catalytic Activity of N- or O-Bridged Dinuclear Iron Complex of Porphyrin/Phthalocyanine Heterodimer2016

    • 著者名/発表者名
      三原のぞみ、山田泰之、井川和宣、友岡克彦、田中健太郎
    • 学会等名
      第96日本化学会春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of N- or O-Bridged Dinuclear Iron Complex of the Fourfold Rotaxane Porphyrin/Phthalocyanine Heterodimer2016

    • 著者名/発表者名
      三原のぞみ、山田泰之、井川和宣、友岡克彦、田中健太郎
    • 学会等名
      The 5th International Conference on MEXT Project of Integrated Research on Chemical Synthesis "Chemical Science for Future Societies"
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2016-01-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and Catalytic Activity of μ-Nitrido-Bridged Dinuclear Iron Complex of Porphyrin/Phthalocyanine Heterodimer2016

    • 著者名/発表者名
      三原のぞみ, 山田泰之, 井川和宣, 友岡克彦, 田中健太郎
    • 学会等名
      第66回錯体化学討論会
    • 発表場所
      福岡大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Catalytic Reactions of Supramolecular Heterodimers Composed of Porphyrin and Phthalocyanine2016

    • 著者名/発表者名
      三原のぞみ, 山田泰之, 井川和宣, 友岡克彦, 田中健太郎
    • 学会等名
      JPPS Core to Core Program ‘Elements Functions for Transformative Catalysis and Materials’
    • 発表場所
      クイーンズ大学(カナダ)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Programmable arrangement of a metallo-phthalocyanine and a metallo-porphyrins inside triply-stacked arrays2015

    • 著者名/発表者名
      N. Mihara, Y. Yamada, K. Tanaka
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu
    • 年月日
      2015-12-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A μ-Oxo-Bridged Dinuclear Iron(III) Complex in a Fourfold Rotaxane Composed of a Porphyrin and a Phthalocyanine2015

    • 著者名/発表者名
      三原のぞみ、山田泰之、井川和宣、柏木健、友岡克彦、田中健太郎
    • 学会等名
      第65回錯体化学討論会
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2015-09-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 4重ロタキサン型分子組織を用いた酸素架橋鉄ポルフィリン-鉄フタロシアニン二核錯体の合成2015

    • 著者名/発表者名
      三原 のぞみ、山田 泰之、井川 和宣、友岡 克彦、田中 健太郎
    • 学会等名
      第95日本化学会春季年会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2015-03-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Electronic Communication among Metallo-Phthalocyanine and Metallo-Porphyrins in the Heteronuclear Stacked Arrays2014

    • 著者名/発表者名
      三原 のぞみ、山田 泰之、田中 健太郎
    • 学会等名
      第3回統合物質国際シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-12-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Electronic Communication among Heterogeneously Stacked Metallo-Phthalocyanine and Metallo-Porphyrin2014

    • 著者名/発表者名
      三原 のぞみ、山田 泰之、田中 健太郎
    • 学会等名
      IGER Annual meeting 2014
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2014-12-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Electronic Communication among Heterogeneously Stacked Metallo-Phthalocyanine and Metallo-Porphyrins2014

    • 著者名/発表者名
      三原 のぞみ、山田 泰之、田中 健太郎
    • 学会等名
      18th IRTG Joint Synposium
    • 発表場所
      ミュンスター(ドイツ)
    • 年月日
      2014-11-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Electronic Communication in Supramolecular Three-tiered Assembly of Metallo-Phthalocyanine and Metallo-Porphyrin2014

    • 著者名/発表者名
      三原 のぞみ、山田 泰之、田中 健太郎
    • 学会等名
      IRTG Munster-Nagoya ABSCHLUSSSYMPOSIUM
    • 発表場所
      ミュンスター(ドイツ)
    • 年月日
      2014-11-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ポルフィリン/フタロシアニン超分子会合体による異核種三核錯体の合成と会合体内電子的相互作用の評価2014

    • 著者名/発表者名
      三原 のぞみ、山田 泰之、田中 健太郎
    • 学会等名
      第64回錯体化学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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