| 研究領域 | 光合成分子機構の学理解明と時空間制御による革新的光ー物質変換系の創製 |
|---|
| 研究課題/領域番号 |
18H05179
|
|---|
| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 研究機関 | 立教大学 |
|---|
研究代表者 |
和田 亨 立教大学, 理学部, 教授 (30342637)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2020-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
|
| 配分額 *注記 |
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
|
|---|
| キーワード | ルテニウム錯体 / 水の酸化反応 / 電気化学 / 人工光合成 / 金属錯体 / 触媒 / ルテニウム / 水の酸化 / 錯体 / 酸素発生 |
|---|
| 研究実績の概要 |
天然の光合成では、Photosystem IIに存在するマンガンとカルシウム、酸素から構成されるクラスターが水の酸化反応を触媒している。近年、Photosystem IIの高精度の結晶構造解析が報告され、このマンガンクラスターが近傍に存在するチロシン残基と水素結合していることが明らかにされた。チロシン残基のフェノールは、光増感の役割をしているクロロフィルP640とマンガンクラスターとの間の電子移動に重要な役割をしている。本研究では、この天然光合成におけるチロシン残基がマンガンクラスターの酸素発生触媒活性の向上に関わっているとの予想に基づき、人工的な水の酸化触媒であるルテニウム錯体にフェノール基を導入した新規錯体触媒[Ru(OH2)(bpy)(thaq)]2+ (bpy = 2,2'-ビピリジン、thaq = 1,8-(2,4-ジ-tert-ブチルヒドロキシフェニル）アントラキノン）を合成した。平衡電極電位近傍での電気化学的な水の酸化反応を実現すると共に、水の酸化反応におけるフェノール部位の役割を明らかにすることを目的とする。本反応系におけるフェノール部位の役割を解明することは、天然の光合成の反応機構解明にも寄与するものと考えている。[Ru(OH2)(bpy)(thaq)](PF6)2を電極上に塗布して作成した修飾電極を用いて電気化学的な水の酸化反応について検討を行ったところ、フェノール部位を持たない錯体触媒に比べて、150 mV小さい過電圧で3.5倍の反応速度を達成した。水溶性の向上を目指し、bpy上にカルボキシ基を導入した水溶性錯体触媒を合成した。10％のトルフルオロエタノールと水の混合溶液中でのCVから、[Ru(OH2)(bpy)(thaq)]2+と同等の触媒活性を示すことがわかった。また、ESR測定により重要な中間体であるフェノキシルラジカル種の生成を確認した。
|
| 現在までの達成度 (段落) |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
