ヒドリドイオンを安定に内包する錯体骨格の合成と機能

• 研究課題/領域番号: 15K13657
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 堀毛 悟史 京都大学, 物質－細胞統合システム拠点, 准教授 (70552652)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 配位高分子 / X線回折 / ヒドリド / ガス吸着 / 二酸化炭素還元 / 固相合成 / ヒドリドイオン

研究成果の概要

水素のアニオンであるヒドリド（H-）は高い還元性を持ち有機反応によく用いられる。一方固体中でヒドリド種を導入しその反応性や動きを制御する研究はなされていない。本研究では金属イオンと架橋性配位子からなる配位高分子結晶を用い、内部にヒドリド種を導入する合成研究を行った。各種合成条件や組成を検討したところ、安定にヒドリド種が導入した配位高分子結晶構造を得た。それらは二酸化炭素ガス等の小分子に対する高い還元活性を示し、固体状態で機能性ヒドリドとして働くことを示した。

研究成果

• [国際共同研究] University of Milano Bicocca/Department of Materials Science(イタリア)
• [雑誌論文] Mechanical Alloying of Metal-Organic Frameworks (2017)
  • 著者名/発表者名: Tamas Panda, Satoshi Horike, Keisuke Hagi, Naoki Ogiwara, Kentaro Kadota, Tomoya Itakura, Masahiko Tsujimoto, Susumu Kitagawa
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 56 号: 9 ページ: 2413-2417
  • DOI: 10.1002/anie.201612587
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fast Conduction of Organic Cations in Metal Sulfate Frameworks (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoki Ogiwara, Munehiro Inukai, Tomoya Itakura, Satoshi Horike, Susumu Kitagawa
  • 雑誌名: Chem. Mater. 巻: 28 号: 11 ページ: 3968-3975
  • DOI: 10.1021/acs.chemmater.6b01284
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Encapsulating Mobile Proton Carriers into Structural Defects in Coordination Polymer Crystals: High Anhydrous Proton Conduction and Fuel Cell Application (2016)
  • 著者名/発表者名: Munehiro Inukai, Satoshi Horike, Tomoya Itakura, Ryota Shinozaki, Naoki Ogiwara, Daiki Umeyama, Sanjog Nagarkar, Yusuke Nishiyama, Michal Malon, Akari Hayashi, Takashi Ohhara, Ryoji Kiyanagi, Susumu Kitagawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 号: 27 ページ: 8505-8511
  • DOI: 10.1021/jacs.6b03625
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recognition of 1,3-Butadiene by a Porous Coordination Polymer (2016)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Kishida, Yoshikuni Okumura, Yoshihiro Watanabe, Megumi Mukoyoshi, Silvia Bracco, Angiolina Comotti, Piero Sozzani, Satoshi Horike, Susumu Kitagawa
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 号: 44 ページ: 13784-13788
  • DOI: 10.1002/anie.201607676
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Glass Formation of a Coordination Polymer Crystal for Enhanced Proton Conductivity and Material Flexibility (2016)
  • 著者名/発表者名: Chen, W.; Horike, S.; Umeyama, D.; Ogiwara, N.; Itakura, T.; Tassel, C.; Goto, Y.; Kageyama, H.; Kitagawa, S.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 号: 17 ページ: 5195-5200
  • DOI: 10.1002/anie.201600123
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Freeze-drying synthesis of an amorphous Zn(2+) complex and its transformation to a 2-D coordination framework in the solid state (2016)
  • 著者名/発表者名: Itakura, T.; Horike, S.; Inukai, M.; Kitagawa, S.
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 45 号: 10 ページ: 4127-4131
  • DOI: 10.1039/c5dt03286e
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of Foam-like Microstructural Carbon Material by Carbonization of Porous Coordination Polymers through a Ligand-Assisted Foaming Process (2015)
  • 著者名/発表者名: Kongpatpanich, K.; Horike, S.; Fujiwara, Y.; Ogiwara, N.; Nishihara, H.; Kitagawa, S.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 21 号: 38 ページ: 13278-13283
  • DOI: 10.1002/chem.201501988
  • NAID: 120005672583
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Design and Synthesis of Ion Conducting Materials for Energy Applications (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Horike
  • 学会等名: iCeMS-VISTEC Joint Symposium
  • 発表場所: VISTEC, Wangchan, Rayong, Thailand
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 金属ー有機構造体（MOF）結晶の相変化と機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 堀毛悟史
  • 学会等名: Workshop on Materials Science under Ultra-high pressure
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Motions in Metal Organic Framework for Solid State Ionics and Glass Chemistry (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Horike
  • 学会等名: JSPS二国間交流事業オープンパートナーシップセミナー「日本ー台湾若手化学者のための環境・エネルギーセミナー」
  • 発表場所: 台湾高雄 国立中山大学
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Porous inorganic-organic hybrid solids for gas separation and fuel cell technologies (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Horike
  • 学会等名: ISCA-Japan Workshop “Design and characterization of advanced materials”
  • 発表場所: アイルランド大使館
  • 招待講演
• [学会発表] Glass Formation of Coordination Framework for Anhydrous Proton Conductivity (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Horike
  • 学会等名: Solid State Protonic Conductors-18
  • 発表場所: Soria Moria conference venue, Oslo, Norway
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Porous Coordination Polymers and Their Applications in Energy (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Horike
  • 学会等名: 1st International Conference of Molecular Engineering of Polymers (MEP-2016)
  • 発表場所: Fudan University, China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Solid State Ionics and Glass Science of Molecular-based Framework Materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Horike
  • 学会等名: 東北大学WPI-AIMR Joint Seminar
  • 発表場所: 東北大学原子分子材料科学高等研究機構
  • 招待講演
• [学会発表] Disorder and Phase Control of MOFs for Anhydrous Proton Conductivity and Fuel Cell Application (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Horike
  • 学会等名: 5th International Conference on MetalOrganic Frameworks & Open Framework Compounds
  • 発表場所: Long Beach, California
  • 国際学会
• [学会発表] Melting, and glassy MOFs with porosity and ion conductivity (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Horike
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: ハワイ、ワイキキ
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 錯体化学、MOF から見た アモルファス－結晶相転移： バイオミネラル形成との関連 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀毛悟史
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第28回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2015-09-17
  • 招待講演
• [学会発表] Control of Disorder in Coordination Framework Crystals for Solid State Ionics (2015)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Horike
  • 学会等名: 8th International Conference on Materials for Advanced Technologies
  • 発表場所: シンガポール、SINTEC
  • 年月日: 2015-06-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] ナノ空間材料 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀毛悟史
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: 株式会社エヌ・ティー・エス