研究課題
可視光応答型触媒として、金属イオンを表面担持したロジウム-酸化チタンを合成し、そこにビタミンB12誘導体を共担持したハイブリッド触媒の開発に成功した。本触媒は可視光応答性を示し、ビタミンB12誘導体を光還元しCo(I)種を生成することを確認した、またその電子移動速度をサブピコ秒拡散反射吸収スペクトル測定から決定した。さらに新しい反応システムとして、Photo-duet反応の開発に成功した。ここでは可視光により生成した励起種のホールと励起電子を共に利用し、それぞれから生成する物質を反応させることで、目的の有機合成反応に利用するものである。実際に、三級アミンとトリクロロメチル化合物から、アミドをワンポットで生成することに成功した。また触媒の耐久性を評価するために、表面担持した金属イオンの安定性について、反応後の溶液中のイオン濃度をICP-MSにより分析し、ほとんどロジウムイオンの流出がないことを確認した。本点は、触媒を再利用する上で重要な知見であり、本触媒システムの有効性を証明することができた。また本反応において、その基質適応範囲も検討し、11種類の基質汎用性を明らかにした。また本Photo-duet反応の反応機構を明らかにするために、スピントラップ剤を用いたESRスペクトル検討より、ラジカル種を中間体として進行することを明らかにした。またDFT計算からも、各反応段階のエネルギーダイアグラムを作成し、提唱している反応機構の妥当性を確認した。
2: おおむね順調に進展している
水を電子源とする可視光応答型触媒システムの開発にあたり、まずは還元側の触媒システムの開発に成功した。特に耐久性の高い無機物のみで構成される光触媒の開発に成功し、それがビタミンB12触媒システムへと効率よく応用できることを確認した。よって、研究1年目としては、今後の研究方向性を確認する上でも、おおむね順調に進展していると判断した。
可視光応答性光触媒のさらなる発展として、安価で豊富なベースメタルを用いた金属イオン表面担持光触媒の開発を行う。またそれとビタミンB12錯体を組み合わせたハイブリッド触媒を作成し、バイオインスパイアード物質変換システムの構築を行う。
すべて 2020 2019
すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)
Journal of Organometallic Chemistry
巻: 907 ページ: 121058～121058
10.1016/j.jorganchem.2019.121058
Chemical Communications
巻: 55 ページ: 13070～13073
10.1039/c9cc06185a
