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

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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。