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2018 年度 実績報告書

ニトロゲナーゼ機能モデルとなる金属ー硫黄クラスターの創出

研究課題

研究課題/領域番号 16H04116
研究機関名古屋大学

研究代表者

大木 靖弘  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (10324394)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードモリブデン / チタン / 窒素 / 硫黄 / クラスター
研究実績の概要

H30年度の本研究では、主に以下の二項目を達成した。
(a) H29年度に引き続きTi-N=N-Ti型クラスターの同定を進めた。まず、15N2を用いた同位体標識実験と共鳴ラマンスペクトル(兵庫県立大学、太田雄大博士との共同研究)から、Ti-N=N-Ti部位のN-N伸縮振動を明らかにした。また、捕捉したN2からNH3やN2H4への変換反応を達成し、ここで生じたNH3がTi-N=N-Ti部位に由来することを、15N2標識実験に基づいて確認した。さらに、ハワイ大学(Roger E. Cramer教授)との共同研究により、Ti-N=N-Ti型クラスター等の結晶構造解析を詳細に進めた。一連の成果を論文としてまとめ、Nature Communications誌に発表した。
(b) 本研究で一貫して進めてきた、(C5Me5)Mo部位を持つキュバン型[Mo3S4M]クラスター(M = Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni)の合成と同定、電気化学的性質を総括するとともに、特にM = Feのクラスターについては、57Feメスバウアー分光測定(大同大、酒井陽一教授との共同研究)ならびにDFT計算に基づく構造最適化とスペクトルのシミュレーション(北大、W. M. C. Sameera助教との共同研究)により、Fe(II)中心を含むS = 1状態が基底状態であることを決定した。また、取り込んだ金属Mとハロゲンの比は1:2 (Ti)から1:1.5 (V, Cr)、1:1 (Mn, Fe, Co, Ni)へと段階的に変化し、前周期金属原子が相対的に大きい原子半径と高い酸化状態を取りやすい傾向を反映していた。以上を論文としてまとめ、Chem. Eur. J.誌に発表した。本論文はHot Paerとして高く評価された。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] University of California, Irvine/University of Hawaii(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of California, Irvine/University of Hawaii
  • [雑誌論文] 3-[4'-(Diethylboryl)phenyl]pyridine: Exclusive Crystallization of Cyclic Tetramer2019

    • 著者名/発表者名
      Shigeharu Wakabayashi, Natsu Sugiyama, Yasuhiro Ohki, Takahito Itoh, Toshikazu Kitagawa
    • 雑誌名

      Chem. Asian J.

      巻: 14 ページ: 568-573

    • DOI

      10.1002/asia.201801698

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cubane-Type [Mo3S4M] Clusters with First-Row Group 4-10 Transition-Metal Halides Supported by C5Me5 Ligands on Molybdenum2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki, Keisuke Uchida, Ryota Hara, Mami Kachi, Mayu Fujisawa, Mizuki Tada, Yoichi Sakai, W. M. C. Sameera
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 24 ページ: 17138-17147

    • DOI

      10.1002/chem.201804083

    • 査読あり
  • [雑誌論文] N2 Activation on a Molybdenum-Titanium-Sulfur Cluster2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki, Keisuke Uchida, Mizuki Tada, Roger E. Cramer, Takashi Ogura, Takehiro Ohta
    • 雑誌名

      Nature Commun.

      巻: 9 ページ: 3200

    • DOI

      10.1038/s41467-018-05630-6

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ambient Conversion of CO2 to Hydrocarbons by Biogenic and Synthetic [Fe4S4] clusters2018

    • 著者名/発表者名
      Martin T. Stiebritz, Caleb J. Hiller, Nathaniel S. Sickerman, Chi Chung Lee, Kazuki Tanifuji, Yasuhiro Ohki, Yilin Hu
    • 雑誌名

      Nature Catal.

      巻: 1 ページ: 444-451

    • DOI

      10.1038/S41929-018-0079-4

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tracing the ‘Ninth Sulfur’ of the Nitrogenase Cofactor via a Semi-Synthetic Approach2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tanifuji, Chi Chung Lee, Kazuyuki Tatsumi, Yasuhiro Ohki, Yilin Hu, Markus W. Ribbe
    • 雑誌名

      Nature Chem.

      巻: 10 ページ: 568-572

    • DOI

      10.1038/s41557-018-0029-4

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Iron-Based Hydride Clusters: Synthesis, Characterization, and Application in the Catalytic N2 Silylation2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki
    • 学会等名
      International Workshop on New Developments and Prospects for the Future of Mossbauer Spectroscopy
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Iron-Based Hydride Clusters and Their Application in the Catalytic Silylation of N22018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki
    • 学会等名
      2018 Nankai International Symposium on Advanced Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] C5Me5 (Cp*)-Supported Metal-Sulfur Clusters for N2 Activation2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki
    • 学会等名
      The 43rd International Conference on Coordination Chemistry
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular Metal-Chalcogenides for Bio-inspired Nitrogen Activation2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki
    • 学会等名
      The 15th International Symposium on Inorganic Ring Systems (IRIS-15)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cubic [Mo3S4M] Clusters with First-Row Transition Metals for Bio-inspired N2 Activation2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Ohki
    • 学会等名
      The 3rd Japan-UK Joint Symposium on Coordination Chemistry
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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