Development of CO2 conversion reaction using electrons from H2

利用 H2 电子开发 CO2 转化反应

• 批准号: 22K05130
• 负责人: 谷田部 剛史
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05130/
• 关键词: 水素の活性化; 二酸化炭素; 酸素; 過酸化水素; 電子貯蔵触媒; CO2還元; 水素; 均一系触媒

本研究課題において、水素から電子を取り出す分子触媒(電子貯蔵触媒)が、二酸化炭素を還元する反応性を有することは必要不可欠である。したがって、今年度は高活性な電子貯蔵触媒の開発に取り組んだ。具体的には、これまでの電子貯蔵触媒の分子設計指針とは反対に、中心金属の電子密度が高くなる分子触媒の合成を行なった。新規に合成したロジウム触媒は、水素からの電子抽出を行なった後、二酸化炭素との反応は進行しなかったものの、微量の酸素とも迅速に反応した。この電子貯蔵触媒と酸素との反応生成物として、過酸化水素が得られたため、過酸化水素合成触媒として利用したところ、非常に高い触媒回転数で過酸化水素を合成できることがわかった。さらに、一つのフラスコで、安全な水素と酸素の混合ガスから高効率に過酸化水素を合成できる初めて触媒であることが明らかとなった。この成果を、Journal of the American Chemical Societyに報告し、プレスリリースを行なった。この分子触媒の他にも、ニッケルやパラジウムの電子貯蔵触媒の合成にも成功しており、今後二酸化炭素との反応を検討する。また、イリジウムを中心金属とする電子貯蔵触媒を利用することで、水素の電子で還元的に活性化した二酸化炭素活性種の直接観測にも成功している。この二酸化炭素活性種は、アルコールやアミンと反応し、対応するエステル錯体およびアミド錯体を与えることがわかった。これらの研究を学術論文として報告する予定である。

在该研究主题中，必须从氢中提取电子的分子催化剂（电子储存催化剂）具有降低二氧化碳的反应性。因此，今年我们致力于开发高度活跃的电子储存催化剂。具体而言，与以前的电子储存催化剂分子设计指南相反，合成的分子催化剂具有高的中心金属电子密度。尽管未进行电子从氢中提取电子，但新合成的铑催化剂与痕量的氧气迅速反应。获得过氧化氢作为电子储存催化剂和氧的反应产物，当将其用作过氧化氢合成催化剂时，发现可以在非常高的催化剂旋转速度下合成过氧化氢。此外，已经揭示了这是第一个可以从一个烧瓶中高效的氢气和氧气的安全混合气体中合成过氧化氢的催化剂。该结果已报告给《美国化学学会杂志》，并发行了新闻稿。除了该分子催化剂外，它还成功地合成了镍和钯的电子储存催化剂，并将在将来考虑与二氧化碳的反应。此外，通过将电子储存催化剂与虹膜作为中央金属，已成功直接在二氧化碳活性物种中直接观察到，这些物种已被氢电子还原激活。已经发现该二氧化碳活性物种与醇和胺反应，从而产生相应的酯和酰胺络合物。这些研究将报告为学术论文。

项目成果

好熱性藍藻類Thermoleptolyngbya sp. O-77から単離したメソビリベルジンを有するIrCp*錯体の合成

IrCp* 复合物与从嗜热蓝绿藻 Thermoleptolyngbya sp. 中分离的中胆绿素的合成。

• 发表时间: 2022
• 作者: 山田果歩;谷田部剛史;尹基石;小江誠司
• 通讯作者: 小江誠司

Insights from hydrogenase model studies on C-C bond forming reactions

C-C 键形成反应氢化酶模型研究的见解

• DOI: 10.1016/j.ccr.2022.214697
• 发表时间: 2022
• 期刊: Coordination Chemistry Reviews
• 影响因子: 20.6
• 作者: Ogo Seiji;Yatabe Takeshi;Nakai Hidetaka
• 通讯作者: Nakai Hidetaka

水溶性電子貯蔵触媒を用いた水素によるハロゲン化ベンジルおよびハロゲン化アリルの還元的C(sp3)－C(sp3)ホモカッ プリング反応の開発

使用水溶性电子存储催化剂开发卤代苄和卤代烯丙基的还原性 C(sp3)-C(sp3) 自偶联反应

• 发表时间: 2022
• 作者: Ogo Seiji;Yatabe Takeshi;Nakai Hidetaka;島内 大輝・二口 彩香・宮澤 圭史・谷田部 剛史・小江 誠司
• 通讯作者: 島内 大輝・二口 彩香・宮澤 圭史・谷田部 剛史・小江 誠司