ロジウム二核錯体と光増感剤を基盤とした超分子多核金属錯体による水の光還元反応

近年、エネルギー問題の解決のため、水の光分解や二酸化炭素還元などの人工光合成研究が様々な研究分野で行われている。金属錯体分野における人工光合成研究は、反応機構を詳細に解明することができるため、応用のみならず基礎化学的な観点からも大変意義高く、国内外で活発に行われている。これまでに報告された金属錯体触媒の多くは単核錯体であるが、分子構造の変化などによって反応が長時間持続しないことが課題であった。この背景に対し申請者らは、ロジウム二核錯体が反応中でも安定な分子構造を保持しており、高効率に水素発生を行うことを明らかにしている。本研究では、「高効率に水素発生を行うロジウム二核錯体」と「可視光光増感剤」を単一分子内で連結させた「超分子錯体触媒」の開発と、それらを使用した超高効率な水の光還元反応の実現を目指している。更には、光化学及び電気化学測定、DFT計算を駆使して超分子錯体触媒の水素発生機構を検討し、高効率に水の光還元反応を行う超分子錯体の汎用性のある分子設計指針を見出すことも目指している。本年度の研究においては、2つのtpyと酢酸(錯体1)またはアミノ安息香酸(錯体2)を有するロジウム二核錯体を開発し、それらの電気化学的・光化学的な水素発生効率を調査した。光化学的な水素発生反応においては、どちらの錯体においても光化学的な水素発生反応において高効率に水素発生を行うことを確認した。さらに錯体1は、電気化学的な水素発生において、分子触媒の中では極めて高活性な水素発生触媒(TOF = 1.60×10^6 sec-1)であることを明らかにした。

近年、エネルギー問題の解決のため、水の光分解や二酸化炭素還元などの人工光合成研究が様々な研究分野で行われている。金属錯体分野における人工光合成研究は、反応機構を詳細に解明することができるため、応用のみならず基礎化学的な観点からも大変意義高く、国内外で活発に行われている。これまでに報告された金属錯体触媒の多くは単核錯体であるが、分子構造の変化などによって反応が長時間持続しないことが課題であった。この背景に対し申請者らは、ロジウム二核錯体が反応中でも安定な分子構造を保持しており、高効率に水素発生を行うことを明らかにしている。本研究では、「高効率に水素発生を行うロジウム二核錯体」と「可視光光増感剤」を単一分子内で連結させた「超分子錯体触媒」の開発と、それらを使用した超高効率な水の光還元反応の実現を目指している。更には、光化学及び電気化学測定、DFT計算を駆使して超分子錯体触媒の水素発生機構を検討し、高効率に水の光還元反応を行う超分子錯体の汎用性のある分子設計指針を見出すことも目指している。本年度の研究においては、2つのtpyと酢酸(錯体1)またはアミノ安息香酸(錯体2)を有するロジウム二核錯体を開発し、それらの電気化学的・光化学的な水素発生効率を調査した。光化学的な水素発生反応においては、どちらの錯体においても光化学的な水素発生反応において高効率に水素発生を行うことを確認した。さらに錯体1は、電気化学的な水素発生において、分子触媒の中では極めて高活性な水素発生触媒(TOF = 1.60×10^6 sec-1)であることを明らかにした。