研究課題
最終年度には、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛を活性点にもつポルフィリン二量体を合成した。鉄、ニッケル、銅ポルフィリン二量体については単結晶の作成に成功し、X線結晶構造解析により分子構造を決定した。これらの錯体を用いて酸素還元反応および二酸化炭素還元反応について解析した。各種金属ポルフィリン単量体とも比較して多核化の効果を検討した。二酸化炭素還元反応の研究では、銅ポルフィリン二量体が最も優れた反応性を示すことを見出し、従来高活性な分子触媒として報告されていた鉄ポルフィリン二量体よりも、過電圧と反応速度において優れていることを明らかにした。また亜鉛ポルフィリン二量体についてバルク電解実験も行い、約90%のファラデー効率で二酸化炭素が一酸化炭素に還元されることを明らかにした。酸素還元反応の研究では、鉄ポルフィリン二量体(FePD)とピリジン修飾したカーボンナノチューブ（PyCNT）との複合体（FePD-PyCNT）を電極触媒とし、回転リングディスク電極を用いて酸素還元反応について解析した。カーボンナノチューブにFePDが物理吸着した系(FePD-CNT)との比較を行い、CNT表面のピリジンの軸配位子効果を調べた。FePD-PyCNTはFePD-CNTと比べて過電圧の抑制が顕著で四電子反応選択性を示した。白金触媒との比較では、pH7では過電圧にて劣るものの、pH11ではその差は僅差となりかつ反応電子数もほぼ同等であった。したがって、本系が優れた酸素還元触媒となることが示された。以上期間全体をとおして、酵素を規範とした高効率な分子触媒の創製に向けて、ポリピリジン配位子による二核銅錯体、酸化還元活性なヒドロキノンを含むN4型配位子による各種金属錯体、そして各種金属ポルフィリン二量体を合成し、各種小分子活性反応性について研究して構造と反応性の相関について洞察を得た。
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)
Inorganic Chemistry
巻: 61 ページ: 10461-10476
10.1021/acs.inorgchem.2c01308
Molecules
巻: 27 ページ: 6416
10.3390/molecules27196416
