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本研究では光化学系IIの酸素発生中心を模倣するマンガンクラスターの合成法の確立、および新規に合成した分子性のクラスター化合物を用いた高効率な水の触媒的酸化反応の達成を目的としている。これまでに独自に開発した籠型配位子を用いて、酸素発生中心のモデル錯体の合成を検討しており、平成２７年度の成果としてナトリウムとマンガンを含む異種金属キュバン型錯体1を高収率で得る方法を確立できた。酸素発生中心はナトリウムではなくカルシウムを含むクラスターであるため、平成２８年度では以上で確立した方法論を応用することで、マンガンクラスターへのカルシウムの導入を検討した。その結果、クラスター合成の際に単にナトリウムイオンの代わりにカルシウムイオンを添加しただけでは目的物は得られなかったが、一旦系中に錯体1を発生させた後に、ナトリウムイオンをクラウンエーテルで脱離させ、その後カルシウムイオンを添加することで、狙い通りにカルシウムイオンがクラスター骨格内に取り込まれることがわかった。
また籠型以外の骨格を有する配位子を用いたマンガンクラスターの合成の検討も実施した。その結果、三方に分岐した骨格を有する配位子を用いてマンガン錯体の合成を行った場合に、多核マンガン錯体が高収率で得られ、また配位子の有する置換基によって異なるクラスター骨格が構築されることを明らかにできた。さらに得られたマンガン錯体を酸化した後に水を加えることで、オキソ配位子によって架橋されたマンガン三価を含むクラスターが得られることがわかった。この反応は酸素発生中心で行われている水の酸化反応の素反応と関連があり非常に興味が持たれる成果である。
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