| 研究課題/領域番号 |
20H02757
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| 研究機関 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
有川 康弘 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (30346936)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 多電子還元 / 還元サイクル / 硫黄 / オキソアニオン / 二核錯体 / 金属酵素 / ピラゾリルボラト / ルテニウム |
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| 研究実績の概要 |
自然界では、金属酵素が小分子の活性化を、常温/常圧という条件下でいとも簡単に行っている。これら金属酵素の作用から学び、その機能を模倣することは非常に意義深い。我々はこれまで金属酵素の機能モデルとして、一酸化窒素(NO)分子やそのオキソアニオンである亜硝酸イオン(NO2 -)の還元サイクルを達成している。
これらの還元サイクルは、同じピラゾラト架橋二核ルテニウム錯体を用いることで成功している。この二核錯体反応場を用いれば、他のオキソアニオンの還元サイクルも可能なのか、ということに興味を持った。そこで、まず硫黄のオキソアニオンである亜硫酸イオン(SO3 2-)に着目し、亜硫酸還元酵素の機能(SO3 2- + 8H+ + 6e- → H2S + 3H2O)を模倣し、亜硫酸イオン還元サイクルの達成を目標とする。さらに、過塩素酸イオンなどの多電子還元にも挑戦する。
本年度は、まず一連の硫黄の酸化物やそのアニオンおよびスルフィド架橋錯体が、それぞれ合成単離可能か調査した。すでに我々は、SO4架橋、SO3架橋およびSO架橋錯体の単離に成功しているため、SO2架橋およびS架橋錯体の合成を試みた。SO3架橋錯体のプロトン存在下の還元によりSO2架橋錯体の合成を試みた。しかし、目的とするSO2架橋錯体ではなくさらに還元され、SO架橋錯体が得られることがわかった。このことより、一気に４電子還元が起こっていることが示唆された。また、SO架橋錯体のプロトン存在下の還元によるS架橋錯体の合成を行ったところ、S架橋錯体の合成確認までできた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究の目的は、亜硫酸還元酵素の機能である亜硫酸イオン(SO3 2-)から硫化水素への変換(SO3 2- + 8H+ + 6e- → H2S + 3H2O)を合成化学的に達成させることである。本年度の計画では、一連の硫黄の酸化物やそのアニオンおよびスルフィド架橋錯体が、それぞれ合成単離可能か調査することである。SO2架橋錯体は得られなかったが、S架橋錯体の合成確認までできた。そのため、おおむね順調に進展していると思われる。
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| 今後の研究の推進方策 |
二核ルテニウム錯体を用いた亜硫酸イオン還元サイクルを達成させるため、まず一連の硫黄の酸化物やそのアニオンおよびスルフィド架橋錯体が、それぞれ合成単離可能か調査した。
これまで、亜硫酸イオン架橋と２種類の一酸化硫黄架橋錯体の単離、およびスルフィド架橋錯体の合成確認までできた。スルフィド架橋錯体は混合物でしか得られていないため、今後はその単離を試みる。また、それぞれの錯体に関してはサイクリックボルタモグラム測定を行い、酸化還元電位を調査する。さらに、亜硫酸イオンから一酸化硫黄への４プロトン４電子還元、一酸化硫黄からスルフィドへの２プロトン２電子還元反応を調査する。
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