| 研究課題/領域番号 |
19KK0139
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分33:有機化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
野村 琴広 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (20304165)
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| 研究分担者 |
中谷 直輝 東京都立大学, 理学研究科, 准教授 (00723529)
畑田 圭介 富山大学, 学術研究部理学系, 准教授 (00813700)
平山 純 京都大学, 実験と理論計算科学のインタープレイによる触媒・電池の元素戦略研究拠点ユニット, 特定助教 (10816888)
山添 誠司 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (40510243)
吉川 聡一 東京都立大学, 理学研究科, 助教 (80878322)
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| 研究期間 (年度) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2021年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
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| キーワード | 有機金属化学 / X線吸収分光 / 活性種解析 / XAFS解析 / TD‐DFT計算 / RMSシミュレーション / 分子触媒 / 前周期遷移金属錯体触媒 / TD-DFT計算 / RMCシミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本国際共同研究は、オレフィンの精密重合や選択的二・三量化を効率よく進行させる触媒反応溶液中における分子触媒活性種の構造解析である。具体的には、専門・研究分野の異なる若手の（計算科学や物理学、固体無機化学の）研究分担者や海外の第一線で活躍する物理学者と連携し、欧州放射光施設での触媒溶液のX線吸収分光測定に取り組み、海外の共同研究者が開発した解析手法に基づくXANES（X線吸収端近傍構造）やEXAFS（広域X線吸収微細構造）スペクトル解析を通じて、今迄成功例のない、反応溶液中の触媒活性種の電子状態・構造の解明を目的としている。この研究成果を基盤に、革新的な高性能分子触媒の創製を指向している。
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| 研究成果の概要 |
高性能分子触媒の設計に必要不可欠な反応溶液中での活性種解析を目的に取り組んだ。EXAFSスペクトルから構造を推定する（DiCiccoらが開発した）GNXASプログラムにおいて、触媒解析で想定される相対論効果の影響を解決し、既知の[Nb6O19]8-クラスターでスペクトルからの推定構造と実構造との一致を確認した。XAFS解析とTD-DFT計算より、Ti触媒によるスチレンの立体特異性重合では中性3価種、オレフィン重合では4価カチオン種が活性種となることを明らかにした。Ti, V, NbのK殻XANESスペクトルとTD-DFT法での計算解析結果がよい相関を示し、スペクトルから活性種構造を同定した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
有機金属化学・分子触媒の分野では、想定される反応中間体・活性種モデルを安定に単離し、その単結晶X線構造解析やモデル反応、関連の反応化学、計算科学を基に反応機構を考察する手法が主流である。しかし、実際の溶液中での触媒活性種の構造情報は取得不可能で、NMRでもESRでも観察できない場合は術がないのが現状である。
本課題は専門分野の異なる若手研究者と世界トップクラスの物理学者が連携して、実際の反応溶液中での触媒活性種の電子状態・構造解析を目的に取り組んだ。この様な取り組みは今迄ほとんどなく、EXAFSスペクトルからの推定構造と実構造とによい相関もあるので、今後は手法が飛躍的に展開すると期待している。
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