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生体中の金属酵素では、反応点となる金属錯体の周りに存在する反応場の構造・性質が高効率・高選択な物質変換反応の進行に重要な役割を果たすことが知られている。本申請課題では、相補的相互作用サイトを有する触媒ユニットを自己集積させることで、反応性超分子フレームワークを構築する。得られたフレームワークの結晶内空間と反応サイトを利用し、新規物質変換反応場の構築が可能な錯体プラットフォームの創製を目指し研究を行った。
本年度の研究においては、可視光駆動型水素発生触媒材料の開発を行った。これまでの研究により、ロジウム2核錯体を触媒ユニットとし、光捕集能と分子間相互作用能を有する配位子を導入することで紫外光駆動型水素発生フレームワーク材料が構築できることが明らかになっている。そこで、本研究では、この配位子部位に強い可視光捕集能を有するユニットを導入したフレームワーク材料の構築ならびにその触媒能の調査を行った。
可視光捕集サイトとしては、BODIPY部位を選択した。これは、BODIPY誘導体が一般的に可視域に強い吸収を示すことならびに分子間相互作用を示すことが知られているためである。このように設計されたBODIPY部位を有する新規錯体の合成を行い、元素分析、各種NMR測定、単結晶X線構造解析により同定した。単結晶X線構造の結果、得られた新規ロジウム2核錯体は、BODIPYユニット同士の分子間相互作用により安定化されたフレームワーク構造を有していることが判明した。
得られた新規フレームワーク材料に関して、その光水素発生触媒能を評価した。複数の対照実験の結果を考慮すると、フレームワーク構造の構築がその水素発生能に大きく寄与していることが示された。また、既存のフレームワーク材料と比較して、その触媒能が向上していることが示された。以上より本研究では、可視光駆動型新規光水素発生触媒材料の開発に成功した
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