生体関連金属錯体ハイブリッド光触媒の合成とクリーン物質変換反応の開発

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令和4年度は、天然由来コバルト錯体であるビタミンB12と金属イオンを修飾した酸化チタンを組み合わせたハイブリッド触媒(B12-TiO2ユニット)の合成と反応性を評価した結果についてまとめ、学術論文に投稿し、採択された。また、本光触媒を用いた有機物質変換反応として、四塩化炭素を出発資源とするカルバメート合成、炭酸エステル合成にも取り組んだ。その結果、犠牲還元剤を添加した条件でB12-TiO2ユニットに可視光を照射すると、四塩化炭素を目的のカルバメートへ最大97%で変換できた。また、10種類以上の基質に本反応は適応可能であることを見出した。工業的に重要な炭酸時フェニルも合成可能であることを確認した。現在、本研究の結果をB12-TiO2ユニットを利用した新たな有機合成反応として論文を執筆中である。犠牲還元剤を利用せず水を電子源とすることができるZスキーム型電子移動を達成するために、B12-TiO2ユニットと組み合わせる光触媒として酸化タングステン(WO3)に着目した。そこで今年度はまず、WO3のみの物性に着目した光触媒システムを構築した。具体的には、新たにビタミンB12錯体の配位子の構造を改良し、π共役系を拡張させた新たなビタミンB12錯体のPyrocobesterとWO3を組み合わせたシステムを開発した。本システムに、アルコール中で可視光を照射すると、Co(I)種が効率的に生成することが確認された。また、水を含むアセトニトリル中で可視光を照射しても同様にCo(I)種の生成を確認できた。以上より、本システムを利用することで、可視光を駆動力、水を電子源とするシステムを開発することができたと言える。以上の内容を3つの国際会議で報告し、学術論文を投稿し、査読中である。