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2019 年度 実績報告書

金属錯体上でのヒドリド性能値の序列化を核とする持続循環型水素化反応の創出

研究課題

研究課題/領域番号 17K05799
研究機関福島大学

研究代表者

大山 大  福島大学, 共生システム理工学類, 教授 (20292451)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード金属錯体化学 / 合成化学 / 再生可能エネルギー
研究実績の概要

有機化合物の水素化は,広範な材料開発において最も重要な化学変換の一つであるが,水素供与体として用いられる水素ガスの安全性および枯渇資源由来であるという点を考慮すると,従来の水素ガスに代わる安全かつ再生可能な水素供与体を利用した持続循環型プロセスの開発が急務である。本研究は,ルテニウム錯体上に様々な水素供与部位となるヒドリド(水素化物イオン)を構築し,これらの水素供与能を数値化することで,従来不可能であったヒドリド性能を直接比較し,再生可能なヒドリド生成法と融合することで,革新的な持続循環型水素化反応を創出することを目的としている。
昨年度までに,金属ヒドリド錯体と金属・有機ヒドリドの両方を含む複合ヒドリド錯体の合成と分子構造決定,種々の性質や生成機構を明らかにした。この成果を受けて本年度は,残りのヒドリドである有機ヒドリド錯体の合成,構造,性質,および生成機構を明らかにすること,さらにこれまでに合成に成功した3種の異種ヒドリド錯体を用いて,水素供与能の比較を行った。
所望の有機ヒドリド錯体は,原料錯体をアルコール/水混合溶液中,加圧CO下で加熱することにより合成した。生成機構を検討したところ,一酸化炭素と水から水性ガスシフト反応により生じた水素が水素源となっていることが判明した。また,各種分光分析ならびにX線回折実験から,有機配位子上の特定の炭素原子が選択的に水素化されていることを確認した。
次に合成した3種類のヒドリド錯体を用いて,基質への水素供与能を調査した。対象となるヒドリド錯体と,性能の異なる3種類の水素受容体を反応させ,分光測定により反応速度を追跡したところ,金属ヒドリドに比べて有機ヒドリドの方が水素供与能に優れることが分かった。
以上,本研究で得られた知見は,より高性能なヒドリド錯体を設計・合成する上で重要な指針になると考えている。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Coordination Chemistry of Ru(II) Complexes of an Asymmetric Bipyridine Analogue: Synergistic Effects of Supporting Ligand and Coordination Geometry on Reactivities2020

    • 著者名/発表者名
      Akatsuka Komi、Abe Ryosuke、Takase Tsugiko、Oyama Dai
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 25 ページ: 27

    • DOI

      10.3390/molecules25010027

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of 2,6-di(1,8-naphthyridin-2-yl)pyridines functionalized at the 4-position: Building blocks for suitable metal complex-based dyes2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Shunsuke、Takase Tsugiko、Oyama Dai
    • 雑誌名

      Synthetic Communications

      巻: 49 ページ: 1396~1405

    • DOI

      10.1080/00397911.2019.1597123

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvent mediated complete trans-to-cis isomerization of [Ru(polypyridine)(CO)2Cl2] complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Oyama Dai、Kainuma Shuya、Akatsuka Komi、Abe Ryosuke、Takase Tsugiko
    • 雑誌名

      Journal of Organometallic Chemistry

      巻: 900 ページ: 120883

    • DOI

      10.1016/j.jorganchem.2019.120883

    • 査読あり
  • [学会発表] 電子状態の最適化を志向した配位モード制御ルテニウム光増感剤:色素分子からチタニアへの電子注入効率の評価2020

    • 著者名/発表者名
      中村駿介、高瀬つぎ子、大山大、和久井大輝、加藤隆二
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
  • [学会発表] 配位モード制御型光増感分子の改良:ルテニウム錯体の構造および電子状態の最適化2019

    • 著者名/発表者名
      中村駿介、高瀬つぎ子、大山大
    • 学会等名
      錯体化学会第69回討論会
  • [学会発表] NAD模倣部位を配位子として有するマンガンカルボニル錯体のヒドリド供与能評価2019

    • 著者名/発表者名
      和田山晃世、高瀬つぎ子、大山大
    • 学会等名
      錯体化学会第69回討論会
  • [学会発表] スルフィド基を含むマンガンカルボニル錯体の光誘起CO放出挙動2019

    • 著者名/発表者名
      菅野貴敏、高瀬つぎ子、大山大
    • 学会等名
      2019年度化学系学協会東北大会
  • [学会発表] アゾピリジルルテニウム錯体の電子状態と磁気的性質2019

    • 著者名/発表者名
      高瀬つぎ子、貝沼修弥、大山大
    • 学会等名
      2019年度化学系学協会東北大会
  • [学会発表] New Synthetic Strategies for Construction of Selective Metal- and/or Organic-Hydride Units on Ru Complex without H2 Gas2019

    • 著者名/発表者名
      Ito Keiya, Ukawa Narumi, Takase Tsugiko, Oyama Dai
    • 学会等名
      7th Asian Conference on Coordination Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Structure-Property Relationships Based on Synergistic Effects of Supporting Ligand and Coordination Geometry in Ruthenium Complexes Containing Asymmetric Polypyridines2019

    • 著者名/発表者名
      Akatsuka Komi, Abe Ryosuke, Takase Tsugiko, Oyama Dai
    • 学会等名
      7th Asian Conference on Coordination Chemistry
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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