Development of Innovative Molecular Transformations from Molecular Dinitrogen Using Super-Catalysts

使用超级催化剂开发分子二氮的创新分子转化

基本信息

批准号：
20H05671
负责人：
西林仁昭
金额：
$ 127.8万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-08-31 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究代表者らは、ごく最近に常温常圧の極めて温和な反応条件下で、窒素ガスから水をプロトン源に用いて触媒的にアンモニアを高効率に合成する手法の開発にごく最近に成功した。これまでに開発した一連の触媒を超える「超触媒」の開発とこれを利用した反応性が極めて低い窒素分子の革新的な分子変換反応の開発を行うことが本研究の主目的である。同時に、アンモニアからエネルギーを取り出す方法の開発に該当するアンモニアの触媒的分解反応の開発にも取り組む。得られる研究成果は、錯体化学や触媒化学などの直接関連する研究分野はもちろん、関連する幅広い研究分野にも大きなインパクトを与えることが期待される。本年度は３つの研究課題の内、研究課題3について報告する。研究課題3：アンモニアの触媒的分解反応の開発ルテニウム錯体を用いたより高活性な反応系を開発することを目的として、軸配位子について詳細な検討を行ったところ、ピリジン誘導体の代わりにフラタジンを用いた場合に、従来の触媒能を大きく凌駕する触媒当たり260当量の窒素ガスの発生が確認された。本研究成果は、近年に世界的に極めて活発な検討が行われている分子触媒として用いた触媒的アンモニア分解反応の報告の中でも、世界最高値を達成したものである。分担者である坂田先生による理論計算により、フラタジン配位子はより強固にルテニウムに配位しており、軸配位子の解離が触媒の失活を防いでいることを明らかにした。本研究成果は既に論文として投稿済である。貴金属の一種であるルテニウムの代わりに、安価で入手容易な卑金属であるマンガンを含む分子触媒として利用した新しい反応系の開発に成功した。サレン配位子を持つマンガン錯体が触媒的アンモニア分解反応において有効に働くことを明らかにした。これは、マンガン錯体を分子触媒として利用した世界で初めての成功例である。本研究成果は既に論文として発表済である。

研究人员最近成功地开发了一种在室温和大气压力下，使用氮气中的水作为质子源，以高效催化氨合成氨的方法。这项研究的主要目的是开发超过迄今为止催化剂的“超级催化剂”，并开发出具有极低反应性的氮分子的创新分子转化反应。同时，我们还将致力于开发氨的催化分解反应，这与从氨中提取能量的方法相对应。预期获得的研究结果不仅对直接相关的研究领域（例如复杂的化学和催化化学反应，而且对广泛的相关研究领域）产生重大影响。今年，我们将报道三个研究主题中的研究主题3。研究主题3：氨的催化分解反应的发展，以开发使用ruthenium络合物的更活跃的反应系统，我们对轴配体进行了详细的研究，当使用Fratadine而不是吡啶衍生物时，它被证实，确认了260种氮气对每催化剂的等效效果，这是迫切能力的，这是大会催化的。在用作分子催化剂的催化氨分解反应的报道中，这项研究结果取得了世界上最高的价值，近年来，全球范围内对这些反应进行了高度研究。贡献者萨卡塔（Sakata）教授的理论计算表明，fratadine配体更加牢固地协调了与氟芬氏菌的协调，并且轴配体的解离可阻止催化剂失活。这项研究的结果已经作为论文提交。我们已经成功地开发了一种新的反应系统，该系统使用氟森（一种珍贵金属）作为一种含有锰（一种碱金属）的分子催化剂，该分子催化剂廉价且易于获得。已经表明，带有盐配体的锰配合物在催化氨分解反应中有效起作用。这是世界上第一个将锰配合物作为分子催化剂的成功例子。这项研究的结果已经作为论文发表。