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2014 年度 実施状況報告書

常温常圧下での窒素と水素からの触媒的アンモニア合成反応開発への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 26620075
研究機関東京大学

研究代表者

西林 仁昭  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40282579)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード窒素固定 / アンモニア / 窒素ガス / 水素ガス / ルテニウム / 鉄 / モリブデン
研究実績の概要

本研究代表者らがこれまでに達成した温和な条件下での窒素分子からの触媒的アンモニア合成反応の開発に関する知見を踏まえて、これまで達成されていない「温和な条件下での窒素ガスと水素ガスとからの触媒的アンモニア合成反応の開発」に挑戦した。
最初に、水素分子の触媒的分解反応について、触媒として働く硫黄架橋2核ルテニウム錯体を利用した詳細な検討を行い、反応機構を明らかにすることに成功した。次に、この水素ガスの分解反応に関する知見を踏まえて、既に開発に成功している窒素ガスからの触媒的アンモニア生成反応に対して、この水素ガスの分解反応を適用し、触媒的なアンモニアの生成を試みた。現在の所、化学量論量のアンモニア生成に留まっており、触媒的アンモニア生成反応の開発には更なる検討が必要で有ることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究課題の一つである「水素ガスの触媒的な分解反応に関する詳細な反応機構の解明」については大きく研究が推進したため。触媒的及び化学量論的反応の実験結果を踏まえて、理論計算を行い、詳細な反応機構を明らかにすることができた。

今後の研究の推進方策

最終目標は達成出来ていないが、より容易に水素ガスを分解することが可能な触媒の開発を試みる。

次年度使用額が生じた理由

平成26年度に、研究課題を達成するために必要で有る硫黄架橋2核ルテニウム錯体のルテニウム部分を同族元素である鉄に置き換えた錯体の合成について検討を行ってきたが、該当する錯体が常磁性である等の理由で同定に時間がかかってしまった。その結果として、合成法を確立するに時間を要し、研究課題の目標の一つである触媒的アンモニア合成反応の検討を十分に行うことが現段階ではできていない。

次年度使用額の使用計画

上記の理由に基づき、当初の研究目標を達成するために、当初の計画の一部を変更して、該当する新規鉄錯体の大量合成と合成した錯体を用いた触媒的アンモニア合成反応の検討を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることにしたい。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2014 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Enantioselective Intramolecular Propargylic Amination Using Chiral Copper-Pybox Catalyst2014

    • 著者名/発表者名
      M. Shibata, K. Nakajima, and Y. Nishibayashi
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 50 ページ: 7874-7877

    • DOI

      10.1039/C4CC01676A

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Redox Properties of PNP Pincer Complexes Based on N-Methyl-4,4'-Bipyridinium2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyake, K. Nakajima, Y. Higuchi, and Y. Nishibayashi
    • 雑誌名

      Eur. J. Inorg. Chem.

      巻: 2014 ページ: 4273-4280

    • DOI

      10.1002/ejic.201402349

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Catalytic Formation of Ammonia from Molecular Dinitrogen by Use of Dinitrogen-Bridged Dimolybdenum-Dinitrogen Complexes Bearing PNP-Pincer Ligands: Remarkable Effect of Substituent at PNP-Pincer Ligand2014

    • 著者名/発表者名
      S. Kuriyama, K. Arashiba, K. Nakajima, H. Tanaka, N. Kamaru, K. Yoshizawa, and Y. Nishibayashi
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 136 ページ: 9719-9731

    • DOI

      10.1021/ja5044243

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Copper-Catalyzed Nucleophilic Trifluoromethylation of Benzylic Chlorides2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyake, S. Ota, M. Shibata, K. Nakajima, and Y. Nishibayashi
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 12 ページ: 5594-5596

    • DOI

      10.1039/C4OB00957F

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Nitrogen Heterocycles via a-Aminoalkyl Radicals Generated from a-Silyl Secondary-Amines under Visible Light Irradiation2014

    • 著者名/発表者名
      K. Nakajima, M. Kitagawa, Y. Ashida, Y. Miyake, and Y. Nishibayashi
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 50 ページ: 8900-8903

    • DOI

      10.1039/C4CC03000A

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cleavage and Formation of Molecular Dinitrogen in a Single System Assisted by Molybdenum Complexes Bearing Ferrocenyldiphosphine2014

    • 著者名/発表者名
      T. Miyazaki, H. Tanaka, Y. Tanabe, M. Yuki, K. Nakajima, K. Yoshizawa, and Y. Nishibayashi
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 53 ページ: 11488-11492

    • DOI

      10.1002/anie.201405673

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Reactivity of Ruthenium Complexes Bearing Arsenic-Containing ANA-Type Pincer Ligand2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanabe, S. Kuriyama, K. Arashiba, K. Nakajima, and Y. Nishibayashi
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 33 ページ: 5295-5300

    • DOI

      10.1021/om5006116

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成は誕生するのか?―化石燃料に代わる次世代エネルギー源としての期待2014

    • 著者名/発表者名
      西林仁昭
    • 学会等名
      平成26年度「実践的化学知セミナー」講演会
    • 発表場所
      東京都新宿区、早稲田大学
    • 年月日
      2014-12-12 – 2014-12-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Molybdenum-Catalyzed Reduction of Molecular Dinitrogen into Ammonia under Mild Reaction Conditions2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Organometallics and Catalysis
    • 発表場所
      奈良市、東大寺総合文化センター
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-29
    • 招待講演
  • [学会発表] Molybdenum-Catalyzed Reduction of Molecular Dinitrogen into Ammonia under Mild Reaction Conditions2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      The JSPS Strasbourg Symposium
    • 発表場所
      France、Strasbourg
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-17
    • 招待講演
  • [学会発表] 硫黄架橋二核ルテニウム錯体を用いた水素分子の触媒的酸化反応2014

    • 著者名/発表者名
      結城雅弘、坂田健、中西治通、中島一成、西林仁昭
    • 学会等名
      錯体化学会第64回討論会
    • 発表場所
      東京都文京区、中央大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-20
  • [学会発表] ハーバー・ボッシュ法を超えるアンモニア合成法への挑戦2014

    • 著者名/発表者名
      西林仁昭
    • 学会等名
      機能性錯体化学研究会平成26年度講演会
    • 発表場所
      東京都目黒区、東京大学
    • 年月日
      2014-08-05 – 2014-08-05
    • 招待講演
  • [学会発表] Molybdenum-Catalyzed Reduction of Molecular Dinitrogen into Ammonia under Mild Reaction Conditions2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      41st International Conference on Coordination Chemistry
    • 発表場所
      Singapore、Suntec City
    • 年月日
      2014-07-21 – 2017-07-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Molybdenum-Catalyzed Reduction of Molecular Dinitrogen into Ammonia under Mild Reaction Conditions2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Nishibayashi
    • 学会等名
      The 26th International Conference on Organometallic Chemistry
    • 発表場所
      札幌市、ロイトン札幌
    • 年月日
      2014-07-14 – 2014-07-14
    • 招待講演
  • [備考] 東京大学 大学院工学系研究科 総合研究機構 西林研究室

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nishiba/

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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