配位不飽和な自己集合性多核錯体を触媒とする多電子酸化還元反応

• 研究課題/領域番号: 25708011
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 無機化学
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 正岡 重行 分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 准教授 (20404048)
• 研究協力者: 近藤 美欧 ; 吉田 将己 ; 岡村 将也 ; 伊東 貴弘 ; 劉 柯 ; 深津 亜里紗 ; 深堀 由紀乃 ; PRANEETH Vi jayendran ; 伊豆 仁
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円); 2015年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2014年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2013年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
• キーワード: 超分子錯体

研究成果の概要

窒素固定（N2 + 6H+ + 6e- → 2NH3）や酸素発生（2H2O → O2 + 4H+ + 4e-）などの多電子酸化還元を担う生体酵素の活性中心には、複数の金属イオンが小空間に精密に集約・配置された多核金属錯体が含まれている（窒素固定：Fe7Mo八核錯体、酸素発生：Mn4Ca五核錯体）。本研究では、新規な多核金属錯体の合成を行い、その電気化学的挙動ならびに多電子酸化還元反応に対する触媒能を調査した。その結果、（１）オキソ架橋ルテニウム二核錯体における異なる3つの酸化状態の構造および電子状態の解明、ならびに（２）鉄五核錯体を用いた高活性な酸素発生触媒の開発に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Electrocatalytic Water Oxidation by a Tetranuclear Copper Complex (2016)
  • 著者名/発表者名: Vijayendran K. K. Praneeth, Mio Kondo, Pei Meng Woi, Masaya Okamura, and Shigeyuki Masaoka
  • 雑誌名: ChemPlusChem 巻: 81 号: 10 ページ: 1123-1128
  • DOI: 10.1002/cplu.201600322
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A pentanuclear iron catalyst designed for water oxidation (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaya Okamura, Mio Kondo, Reiko Kuga, Yuki Kurashige, Takeshi Yanai, Shinya Hayami, Vijayendran K. K. Praneeth, Masaki Yoshida, Ko Yoneda, Satoshi Kawata, and Shigeyuki Masaoka
  • 雑誌名: Nature 巻: 530 号: 7591 ページ: 465-468
  • DOI: 10.1038/nature16529
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design of Mononuclear Ruthenium Catalysts for Low-Overpotential Water Oxidation (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaya Okamura and Shigeyuki Masaoka
  • 雑誌名: Chem. Asian J. 巻: 10 号: 2 ページ: 306-315
  • DOI: 10.1002/asia.201402781
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Influence of ligand flexibility on the electronic structure of oxidized Ni(III)-phenoxide complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kawai, T. Yamaguchi, S. Masaoka, F. Tani, T. Kohzuma, L. Chiang, T. Storr, K. Mieda, T. Ogura, r. K. Szilagyi, and Y. Shimazaki
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 53 号: 19 ページ: 10195-10202
  • DOI: 10.1021/ic501181k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three Distinct Redox States of an Oxo-Bridged Dinuclear Ruthenium Complex (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaki Yoshida, Mio Kondo, Toshikazu Nakamura, Ken Sakai, and Shigeyuki Masaoka
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 53 号: 43 ページ: 11519-11523
  • DOI: 10.1002/anie.201406443
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Behavior of Phosphine-Substituted Ruthenium(II) Polypyridine Complexes with a Single Labile Ligand (2014)
  • 著者名/発表者名: Go Nakamura, Masaya Okamura, Masaki Yoshida, Takayoshi Suzuki, Hideo D. Takagi, Mio Kondo, and Shigeyuki Masaoka
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 53 号: 14 ページ: 7214-7226
  • DOI: 10.1021/ic5003644
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrochemical response of metal complexes in homogeneous solution under photoirradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Arisa Fukatsu, Mio Kondo, Masaya Okamura, Masaki Yoshida, and Shigeyuki Masaoka
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 4 号: 1 ページ: 5327-5327
  • DOI: 10.1038/srep05327
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tuning of Metal-Metal Interactions in Mixed-Valence States of Cyclometalated Dinuclear Ruthenium and Osmium Complexes Bearing Tetrapyridylpyrazine or -benzene (2014)
  • 著者名/発表者名: Takumi Nagashima, Takuya Nakabayashi, Takashi Suzuki, Katsuhiko Kanaizuka, Hiroaki Ozawa, Yu-Wu Zhong, Shigeyuki Masaoka, Ken Sakai and Masa-aki Haga
  • 雑誌名: Organometallics 巻: 33 号: 18 ページ: 4893-4904
  • DOI: 10.1021/om500142t
  • 査読あり
• [雑誌論文] 金属錯体を触媒とする水の酸化反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 正岡重行
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 65 ページ: 194-199
• [雑誌論文] Arene-perfluoroarene Interactions for Crystal Engineering of Metal Complexes: Controlled Self-assembly of Paddle-wheel Dimers (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Itoh, Mio Kondo, Mari Kanaike, and Shigeyuki Masaoka
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 15 号: 31 ページ: 6122-6126
  • DOI: 10.1039/c3ce40777b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dispersed Ru Nanoclusters Transformed from A Grafted Trinuclear Ru Complex on SiO2 for Selective Alcohol Oxidation (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Muratsugu, Min Hwee Lim, Takahiro Itoh, Wipavee Thumrongpatanaraks, Mio Kondo, Shigeyuki Masaoka, T. S. Andy Hor, Mizuki Tada
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 42 号: 35 ページ: 12611-12619
  • DOI: 10.1039/c3dt51142a
  • 査読あり
• [雑誌論文] プロトン共役電子移動を示す有機配位子を導入した多電子移動錯体触媒 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡村将也, 正岡重行
  • 雑誌名: ペトロテック 巻: 36 ページ: 613-617
  • NAID: 40019782529
• [学会発表] Artificial Molecular Catalysts Designed for Water Oxidation (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: 8th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2014)
  • 発表場所: Ehime University, Matsuyama, Ehime, Japan
  • 年月日: 2014-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Catalysts Designed for Water Oxidation (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis (ICARP2014)
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji, Hyogo, Japan
  • 年月日: 2014-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] Electrochemical evaluation of photochemical and catalytic properties of transition metal complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: Annual Meeting on Photochemistry 2014
  • 発表場所: Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, Japan
  • 年月日: 2014-10-11
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Catalysts Designed for Water Oxidation (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: 2nd Japan-UK Joint Symposium on Coordination Chemistry
  • 発表場所: Chuo University, Tokyo, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2014-09-17
  • 招待講演
• [学会発表] Water Oxidation Catalyzed by Mononuclear and Multinuclear Metal Complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: Symposium on Molecular Catalysis Toward Sustainable Energy
  • 発表場所: Nanyang Technological University, Singapore, Singapore
  • 年月日: 2014-07-26
  • 招待講演
• [学会発表] Water Oxidation Catalyzed by Mononuclear and Multinuclear Metal Complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: 41st International Conference on Coordination Chemistry
  • 発表場所: Suntec Singapore Convention & Exhibition Centre, Singapore, Singapore
  • 年月日: 2014-07-22
  • 招待講演
• [学会発表] Water Oxidation Catalyzed by Transition Metal Complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: Supramolecular Coordination Chemistry, Japan-Canada Joint Symposium in CSC2014
  • 発表場所: Vancouver Convention Centre, Vancouver, Canada
  • 年月日: 2014-06-04
  • 招待講演
• [学会発表] Water Oxidation Catalyzed by Transition Metal Complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: Pure and Applied Chemistry International Conference (PACCON)
  • 発表場所: Centara Hotel and Convention Centre, Khon Kaen, Thailand
  • 招待講演
• [学会発表] Water Oxidation Catalyzed by Transition Metal Complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: Joint IMS-KU Workshop on Molecular Sciences towards Green Sustainability
  • 発表場所: Kasetsart University, Bangkok, Thailand
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-electron transfer reactions catalyzed by transition metal complexes (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: 63rd JSCC Symposium
  • 発表場所: University of the Ryukyus, Okinawa, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Water Oxidation Catalyzed by Artificial Transition Metal Complexes (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: The 51st Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Water Oxidation Catalyzed by Metal Complexes (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: International Symposium for the 70th anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Water Oxidation by Mono- and Multinuclear Metal Complexes (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: IMS Asian International symposium: Japan-China Joint Coordination Chemistry Symposium for Young Scientists on Advanced Coordination Materials
  • 発表場所: Institute for Molecular Science, Okazaki, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Water Oxidation by Mononuclear and Multinuclear Metal Complexes: Mechanisms and a New Catalyst Design (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeyuki Masaoka
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Chemical Energy Conversion Processes (ISCECP-1)
  • 発表場所: Kyushu University, Fukuoka, Japan
  • 招待講演
• [図書] 金属錯体を触媒とする水素および酸素発生反応「CSJカレントレビュー15 次世代のバイオ水素エネルギー」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田将己, 正岡重行
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 金属錯体を用いた水の酸化触媒の創製と人工光合成への挑戦「人工光合成 実用化に向けた最新技術」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 近藤美欧, 正岡重行
  • 出版者: 情報機構
• [図書] Cerium(IV) in an Acidic Solution: A ‘Non-Innocent’ Oxidantin Cerium: Molecular Structure, Technological Applications and Health Effects (2013)
  • 著者名/発表者名: Masaki Yoshida and Shigeyuki Masaoka
  • 出版者: Nova Science Publishers, Inc.