分子性触媒の安定化を可能にする高効率修飾電極還元反応場の構築

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本研究は、還元反応に特化した特殊反応場を構築することを目的としている。特殊反応場は、電極の表面に還元反応に有利な環境を作り出すことが可能な分子を合成・修飾し、触媒を用いてその場の効果を検討する。そのため修飾分子に加え、触媒分子も本研究で構築する。2022年度（初年度）は、①電気化学的水素生成を触媒する新規錯体分子の構築と②特殊反応場を形成する修飾分子の設計・合成を目標として挙げていた。①新規錯体分子の合成では、２種類の平面型四座配位子とそれを用いた金属錯体分子の構築を実施した。四座配位子については既に合成方法が確立しており、大きな問題もなく合成が完了した。ついで錯体の合成であるが、両配位子ともにポルフィリンやcyclamとよく似た構造であることから、それらが機能を示すことが知られているCo(II)とFe(II)を用いることにした。これらの錯体は、ともにその色変化から金属イオンの配位が確認できるが、現在、生成単離が非常に困難な状況であり、錯体合成のルートや反応条件の改善を試みている。②特殊反応場を形成する修飾分子の合成については、修飾分子の基本骨格が既知の合成方法を用いることができたため、次の末端窒素原子のジメチル化においては、よく用いられるホルムアルデヒドを用いた還元アミノ化を実施したところ大きな問題もなく合成、精製することができた。予定よりも早い段階で修飾分子の合成に成功したので、これをFTO（フッ素ドープ酸化すず）電極に修飾することを試みた。末端にエトキシシラノール基とカルボン酸活性エステル基を導入した分子に対して上記で合成した３級アミノ基を有する化合物を用いて縮合させた。ここで調製した電極について、各種分光法を用いて解析したところ、分子に特有な官能基並びに電極表面の近接した場所に窒素とケトン基の存在が確認できたことから、FTO電極表面上に分子を修飾できたと考えられる。