マンガン錯体や鉄錯体を用いたアンモニア分子の触媒的な変換反応の開発

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アンモニアは高いエネルギー密度を有する物質であるため、化合物としてエネルギーを貯蔵・運搬するエネルギーキャリアとしての利用が注目を集めている。触媒的なアンモニアの酸化反応は、アンモニアを窒素へと変換する過程で電子をエネルギーとして取り出せるため、燃料電池への応用が可能である。今年度は、マンガン錯体を用いた触媒的なアンモニア酸化反応の開発に向けて、種々のサレン配位子を有する錯体の合成と、触媒反応の検討を行った。その結果、錯体あたり最大で14等量の窒素の発生を確認し、触媒反応の進行を確認した。加えて、電気化学的酸化条件下でのアンモニア酸化反応の検討を行い、96%という高いファラデー効率で触媒反応が進行することを見出した。本反応の詳細な反応機構についても検討を行っており、アンモニアの求核攻撃によって窒素間結合が生成する反応機構で触媒反応が進行していることを見出した。その他、本年度はルテニウム錯体を用いた触媒的アンモニア酸化反応における置換基効果についての検討も行った。その結果、アキシアル配位子であるピリジンの3,4位にブロモ基を導入した錯体において、触媒活性が大幅に向上することを見出した。