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生体金属元素を用いる水中での水素活性化触媒の開発

利用生物金属元素开发水中氢活化催化剂

基本信息

批准号：
10J05090
负责人：
市川幸治
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

水素は、燃やしても生成するものは水のみという非常にクリーンなエネルギーであり、次世代のエネルギーとして注目されている。水素の発生および水素酸化反応は、工業的には白金電極が用いられている。一方、自然界では、[NiFe]ヒドロゲナーゼが、水素の発生および水素酸化反応を触媒する。このように自然界は、NiやFeのような地球上に豊富に存在する元素を用いて、高効率に水素代謝を行っている。ヒドロゲナーゼは、このように魅力的な機能を示すので、ヒドロゲナーゼの活性中心を模倣したモデル研究が数多くなされてきた。しかしながら、ヒドロゲナーゼの機能を有するモデル錯体はほとんどないのが現状である。したがって、ヒドロゲナーゼの魅力的な機能をもつモデル錯体の開発と新たな触媒系への応用研究というのは、非常に重要である(研究目的)。本研究では、ヒドロゲナーゼと同様の機能を有する[NiFe]錯体の合成、構造解析、反応性の評価を行った。ヒドロゲナーゼの休止状態モデルとして、新規[NiFe]アセトニトリル錯体を分子設計、合成した。このモデル錯体は、ルイス塩基であるMeONa存在化、常温で水素を活性化し、ヒドロゲナーゼ活性化状態と同じヒドリド種を与えることを見いだした。アセトニトリル錯体、ヒドリド錯体のそれぞれを結晶として単離し、X線・中性子回折により構造を特定した。中性子構造解析の結果、ヒドリド錯体のヒドリドの位置は、Fe側に偏っていることが明らかとなった。さらに、ヒドリド錯体は、メチレンブルー、アクリジニウムにヒドリド移動反応を起こし、フェロセニウムイオン、メチルビオロゲンに電子移動反応を起こした。過去の[NiFe]ヒドロゲナーゼのモデル研究においては、[NiFe]錯体を用いて、水素を活性化し、基質を還元した研究例は一例も報告されていない。したがって、本研究は、[NiFe]モデル錯体を用いて、水素を活性化し、基質を還元することに世界で初めて成功した(本年度の研究成果)。本研究の成果は、生物無機化学において有用な知見と触媒化学において新たな扉を開くものであり、物質創造工学に寄与するところが大きい。

The water element, the fuel element, the fuel element Water element production and water element acidification reaction, industrial platinum electrode use On the other hand, nature is a catalyst for the production of [NiFe] and the acidification of water. This is the natural world, Ni and Fe are abundant on the earth, and the elements are used in high efficiency and water metabolism. There are many studies on the function of charm, activity center and so on. The function of the device is different from that of the device. It is very important to study the development of new catalyst systems and their application (research purpose) In this study, the synthesis, structural analysis and evaluation of [NiFe] complex were carried out. New molecular design and synthesis of [NiFe] complex In addition to the above, there is also the existence of MeONa at room temperature, and the activation state of MeONa at room temperature. The structure of the crystal, X-ray and neutral sub-reflection of the crystal and X-ray is specific. The results of the analysis of the middle structure show that the position of the wrong body is opposite to that of the Fe side. In addition to the above, the company also has the right to change the name of the company, such as the company, the company. An example of the study on the use of [NiFe] complex, the activation of [NiFe] complex, and the reduction of [NiFe] matrix in the past is reported. This research is the first success in the world in the use of [NiFe] complex, the activation of water elements, and the reduction of matrix elements (this year's research results). The results of this research are useful in bioinorganic chemistry, catalytic chemistry, and material creation engineering.