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2019 年度 実績報告書

水溶液中における有害芳香族化 合物の酸化的分解と資源化

研究課題

研究課題/領域番号 18K19089
研究機関筑波大学

研究代表者

小島 隆彦  筑波大学, 数理物質系, 教授 (20264012)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
キーワードルテニウム錯体 / パラジウム錯体 / 水溶液 / 芳香族化合物の酸化分解 / 水素発生
研究実績の概要

1.Pd(II)-NHC錯体を触媒、オキソン(KHSO4・K2SO4・2KHSO5)を酸化剤として用いることにより、pH2の水溶液中で、効率よくジクロロベンゼンなどの電子不足芳香族化合物の酸化的分解が進行することを明らかにした。反応効率として、ベンセン<クロロベンゼン<m-ジクロロベンゼン~p-ジクロロベンゼン<o-ジクロロベンゼンの順にギ酸生成反応の触媒回転数(TON)が上昇した。さらに、o-ジクロロベンゼンの酸化過程において、モノクロロキノンが中間体として生成することが、反応液のEI-MSスペクトル測定により明らかとなった。また、Pd(II)-NHC錯体とオキソンとの反応において、LPd(II)-OOSO3錯体の生成が、ESI-TOF-MSスペクトル測定により示唆された。さらに、上述のPd(II)-NHC錯体とオキソンの組み合わせに、Ce(IV)塩を助触媒として加えることにより、これまで酸化困難であったフッ化ベンゼン誘導体が酸化的に分解され、ギ酸を生成することが明らかとなった。
2.2.Ru(III)-オキシル錯体の反応性と安定性を向上させるため、NHC配位子となるベンズイミダゾールに2つのクロロ基を導入した新規Ru(II)-NHC錯体を合成した。その錯体を触媒として、水溶液中で、(NH4)2[CeIV(NO3)6]を酸化剤とする基質酸化反応を行った。その結果、触媒活性については、NHC部分の置換基効果はほとんどないことがわかった。
3.金属-オキシル錯体に関する初めての総説をまとめ、Inorganic Chemistry (米国化学会)にViewpointとして発表した(Inorg. Chem. 58(15), 9517-9542 (2019))。この論文は、2019年8月16日に、過去1ヶ月間で最もダウンロードされた論文として紹介された。

  • 研究成果

    (39件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 1件、 査読あり 12件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] 梨花女子大学(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      梨花女子大学
  • [雑誌論文] Iron complex of a quadruply fused porphyrin: Synthesis, structure and redox properties2020

    • 著者名/発表者名
      Ishizuka Tomoya、Komamura Keiyu、Saegusa Yuta、Tanaka Shogo、Shiota Yoshihito、Yoshizawa Kazunari、Kojima Takahiko
    • 雑誌名

      Journal of Porphyrins and Phthalocyanines

      巻: 24 ページ: 252~258

    • DOI

      10.1142/S1088424619500846

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conformational Dynamics of Monomer‐ versus Dimer‐like Features in a Naphthalenediimide‐Based Conjugated Cyclophane2020

    • 著者名/発表者名
      Keshri Sudhir Kumar、Takai Atsuro、Ishizuka Tomoya、Kojima Takahiko、Takeuchi Masayuki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 ページ: 5254~5258

    • DOI

      10.1002/anie.201914414

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient photocatalytic proton-coupled electron-transfer reduction of O2 using a saddle-distorted porphyrin as a photocatalyst2019

    • 著者名/発表者名
      Aoki Emi、Suzuki Wataru、Kotani Hiroaki、Ishizuka Tomoya、Sakai Hayato、Hasobe Taku、Kojima Takahiko
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 55 ページ: 4925~4928

    • DOI

      10.1039/C9CC01547G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Diprotonated Porphyrin as an Electron Mediator in Photoinduced Electron Transfer in Hydrogen-Bonded Supramolecular Assemblies2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Wataru、Kotani Hiroaki、Ishizuka Tomoya、Kawano Masaki、Sakai Hayato、Hasobe Taku、Ohkubo Kei、Fukuzumi Shunichi、Kojima Takahiko
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 ページ: 11529~11538

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b02449

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Metal-Oxyl Species and Their Possible Roles in Chemical Oxidations2019

    • 著者名/発表者名
      Shimoyama Yoshihiro、Kojima Takahiko
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 58 ページ: 9517~9542

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.8b03459

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identification of Intermediates in Peroxidase Catalytic Cycle of a DNAzyme Possessing Heme2019

    • 著者名/発表者名
      Shinomiya Ryosuke、Araki Haruka、Momotake Atsuya、Kotani Hiroaki、Kojima Takahiko、Yamamoto Yasuhiko
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 92 ページ: 1729~1736

    • DOI

      10.1246/bcsj.20190157

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fundamental electron-transfer and proton-coupled electron-transfer properties of Ru(iv)-oxo complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Kotani Hiroaki、Shimomura Hinatsu、Horimoto Momoka、Ishizuka Tomoya、Shiota Yoshihito、Yoshizawa Kazunari、Yanagisawa Sachiko、Kawahara-Nakagawa Yuka、Kubo Minoru、Kojima Takahiko
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 48 ページ: 13154~13161

    • DOI

      10.1039/C9DT02734C

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanistic Insight into Synergistic Catalysis of Olefin Hydrogenation by a Hetero-Dinuclear RuII-CoII Complex with Adjacent Reaction Sites2019

    • 著者名/発表者名
      Hong Dachao、Ohgomori Yuji、Shimoyama Yoshihiro、Kotani Hiroaki、Ishizuka Tomoya、Kon Yoshihiro、Kojima Takahiko
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 58 ページ: 11284~11288

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b02104

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Excellent Oxygen Reduction Reaction Performance in Self-Assembled Amyloid-β/Platinum Nanoparticle Hybrids with Effective Platinum-Nitrogen Bond Formation2019

    • 著者名/発表者名
      Jindal Amandeep、Tashiro Kentaro、Kotani Hiroaki、Takei Toshiaki、Reichenberger Sven、Marzun Galina、Barcikowski Stephan、Kojima Takahiko、Yamamoto Yohei
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 2 ページ: 6536~6541

    • DOI

      10.1021/acsaem.9b01103

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of functionality of metal complexes based on proton-coupled electron transfer2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Kojima
    • 雑誌名

      Bulletin of Japan Society of Coordination Chemistry

      巻: 74 ページ: 9-18

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of a Ruthenium(V)-Imido Complex and the Reactivity in Substrate Oxidation in Water through the Nitrogen Non-Rebound Mechanism2019

    • 著者名/発表者名
      Ishizuka Tomoya、Kogawa Taichi、Makino Misaki、Shiota Yoshihito、Ohara Kazuaki、Kotani Hiroaki、Nozawa Shunsuke、Adachi Shin-ichi、Yamaguchi Kentaro、Yoshizawa Kazunari、Kojima Takahiko
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 58 ページ: 12815~12824

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b01781

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Photocatalytic CO2 Reduction by a Ni(II) Complex Having Pyridine Pendants through Capturing a Mg2+ Ion as a Lewis-Acid Cocatalyst2019

    • 著者名/発表者名
      Hong Dachao、Kawanishi Takuya、Tsukakoshi Yuto、Kotani Hiroaki、Ishizuka Tomoya、Kojima Takahiko
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141 ページ: 20309~20317

    • DOI

      10.1021/jacs.9b10597

    • 査読あり
  • [学会発表] Study on proton-coupled electron transfer in metal complexes2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiko KOJIMA
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会(2020)
    • 招待講演
  • [学会発表] 水溶性サドル型ポルフィリン-ジプロトン化体を光増感剤とする光触媒的酸化反応2020

    • 著者名/発表者名
      橋本宗昂、石塚智也、小谷弘明、定金正洋、小島隆彦
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会(2020)
  • [学会発表] 四つのフェナンスロリン部位で架橋したポルフィリン二量体の合成と物性2020

    • 著者名/発表者名
      岡田堅吾、石塚智也、小谷弘明、小島隆彦
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会(2020)
  • [学会発表] 3つのビピリジン誘導体で構成された六座配位子を有するルテニウム錯体を用いた光触媒的CO2還元反応2020

    • 著者名/発表者名
      河西拓也、洪達超、石塚智也、小谷弘明、小島隆彦
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会(2020)
  • [学会発表] 疎水性キャビティを有する鉄ポルフィリン錯体の合成と反応性2020

    • 著者名/発表者名
      田中翔悟、石塚智也、小谷弘明、小島隆彦
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会(2020)
  • [学会発表] 疎水場を持つ鉄-NHC錯体を触媒に用いた水中における基質酸化反応2020

    • 著者名/発表者名
      藤崎寛人、下山祥弘、石塚智也、小谷弘明、小島隆彦
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会(2020)
  • [学会発表] 嵩高い置換基を有するポルフィリンのアトロプ異性体の選択的形成2019

    • 著者名/発表者名
      石塚智也、田中翔悟、内田さやか、小島隆彦
    • 学会等名
      第17回ゲストホスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] 嵩高い置換基を有する亜鉛(II)-ポルフィリンのαααα-アトロプ異性体に形成された疎水性空間による小分子の蒸気吸着2019

    • 著者名/発表者名
      田中翔悟、石塚智也、内田さやか、小谷弘明、小島隆彦
    • 学会等名
      第17回ゲストホスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] Formation and Isolation of a Four-Electron-Reduced Porphyrin2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Kojima, Wataru Suzuki, Hiroaki Kotani, Tomoya Ishizuka, Yoshihito Shiota, Kazunari Yoshizwawa
    • 学会等名
      235th ECS Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Reactivity of Ruthenium-Oxo and Ruthenium-Oxyl Complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Kojima
    • 学会等名
      The International Conference on Bioinspired Small Molecule Activation & The 2019 Summer Bioinorganic Chemistry Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ヘムをもつ DNA 酵素2019

    • 著者名/発表者名
      山本 泰彦、篠宮僚介、小谷弘明、荒木はるか、柴田友和、百武篤也、柳澤幸子、小倉尚志、逸見光、鈴木秋弘、根矢三郎、小島隆彦
    • 学会等名
      第46回生体分子科学討論会
  • [学会発表] 環境・エネルギー問題の解決を志向した融合物質科学の創製2019

    • 著者名/発表者名
      小島隆彦
    • 学会等名
      第3回TIAかけはし成果報告会
  • [学会発表] Catalytic Oxidation by Hetero-dinuclear Transition-metal Complexes in Aqueous Media2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Shimoyama, Dachao Hong, Yuji Ohgomori, Yoshihiro Kon, Tomoya Ishizuka, Hiroaki Kotani, Takahiko Kojima
    • 学会等名
      錯体化学会第69回討論会
  • [学会発表] テトラアニオン性配位子を有する鉄錯体に由来する酸化活性種による基質酸化反応2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木慶一、小谷弘明、石塚智也、小島隆彦
    • 学会等名
      錯体化学会第69回討論会
  • [学会発表] ルテニウム(IV)-オキソ錯体の水素移動反応におけるプロトン酸の添加効果2019

    • 著者名/発表者名
      下村日夏、小谷弘明、石塚智也、小島隆彦
    • 学会等名
      錯体化学会第69回討論会
  • [学会発表] N-ヘテロ環状カルベン-鉄(II)錯体を触媒とする水中における基質酸化の反応機構2019

    • 著者名/発表者名
      藤崎寛人、下山祥弘、小谷弘明、石塚智也、小島隆彦
    • 学会等名
      錯体化学会第69回討論会
  • [学会発表] Mechanistic Insight into Synergistic Catalysis of Olefin Hydrogenation by a Hetero-Dinuclear RuII-CoII Complex with Adjacent Reaction Sites2019

    • 著者名/発表者名
      Dachao Hong, Yuji Ohogomori, Yoshihiro Shimoyama, Hiroaki Kotani, Tomoya Ishizuka, Yoshihiro Kon, Takahiko Kojima
    • 学会等名
      錯体化学会第69回討論会
  • [学会発表] 周辺部にかさ高い置換基を有するポルフィリン誘導体に対するアトロプ異性体の選択的形成法2019

    • 著者名/発表者名
      田中翔悟、石塚智也、内田さやか、小谷弘明、小島隆彦
    • 学会等名
      第30回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 内部窒素メチル化ポルフィリノイドを用いた可逆的な酸素―過酸化水素変換2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木航、小谷弘明、石塚智也、小島隆彦
    • 学会等名
      第30回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] プロトン共役電子移動:環境・エネルギー問題の解決に向けて2019

    • 著者名/発表者名
      小島隆彦
    • 学会等名
      近畿化学協会有機金属部会2019年度第3回例会
    • 招待講演
  • [学会発表] A Ruthenium(III)-Oxyl Complex: the Characterization and Reactivity2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiko Kojima
    • 学会等名
      The 7th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC7)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ルテニウム(IV)-オキソ錯体の性質と反応性:電子移動特性に基づく反応機構解明2019

    • 著者名/発表者名
      小谷弘明、下村日夏、石塚智也、小島隆彦
    • 学会等名
      第52回酸化反応討論会
  • [学会発表] Reactivity of Cu(II)-NHC complexes encapsulated in zeolites as catalysts in gaseous alkane oxidation2019

    • 著者名/発表者名
      王 丹、石塚智也、小谷弘明、小島隆彦
    • 学会等名
      第52回酸化反応討論会
  • [学会発表] 四重鎖DNAとヘムの複合体の酸化触媒機構2019

    • 著者名/発表者名
      菅原綾、篠宮僚介、小谷弘明、荒木はるか、柴田友和、百武篤也、柳澤幸子、小倉尚志、鈴木秋弘、根矢三郎、小島隆彦、山本泰彦
    • 学会等名
      第52回酸化反応討論会
  • [備考] 筑波大学数理物質系化学域 小島研究室

    • URL

      http://www.chem.tsukuba.ac.jp/kojima/Site/Site/Home.html

  • [産業財産権] 酸化触媒、ハロゲン化芳香族化合物の酸化分解方法2018

    • 発明者名
      小島隆彦、下山祥弘、石塚智也、小谷弘明
    • 権利者名
      小島隆彦、下山祥弘、石塚智也、小谷弘明
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-147143

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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