再生可能エネルギーである可視光を利用した画期的な次世代型窒素固定反応の開発

利用可见光（一种可再生能源）开发革命性的下一代固氮反应

• 批准号: 22K19041
• 负责人: 西林 仁昭
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19041/
• 关键词: アンモニア; 可視光; 窒素分子; モリブデン; イリジウム; ジヒドロアクリジン; 窒素固定

本研究課題での目標とする触媒反応を促進する鍵となる「犠牲還元剤かつプロトン源となる化合物」として、可視光を利用する光誘起電子移動錯体で活性化可能な結合解離エネルギーを有する化合物を選出して、可視光照射下で実際に触媒的アンモニア合成反応を行った所、ジヒドロアクリジンが有効であることが明らかになった。モリブデン錯体当たり30当量のアンモニアが生成した(収率約20%)。本反応は、吸エルゴン反応(吸熱反応)であり、可視光を外部エネルギーとして取り組むことで、はじめて触媒反応の進行が可能となる。実際、可視光を照射しない場合には 、アンモニアは全く生成せず、可視光照射下でのみ進行する極めて興味深い反応である。既に15N2ガスを用いた触媒反応を行うことで、15N由来のアンモニア15NH3が生成することを確認している。この達成した研究成果を踏まえて、生成するアンモニア収率の向上や量子収率の向上等を目的に反応系全体の最適化を検討する。最終的には水を「犠牲還元剤かつプロトン源となる化合物」として利用する反応系へと展開する。

The purpose of this study is to select compounds that can be activated by photoinduced electron mobility using visible light and that can be combined with dissociation reactions under visible light irradiation. 30% of the total number of mismatches was generated (recovery rate was about 20%). This reaction, absorption reaction (endothermic reaction), visible light, external reaction, catalytic reaction, can be carried out. In fact, when visible light is irradiated, it is completely generated, and when visible light is irradiated, it is extremely interesting. 15N2 is used in catalyst reaction, and 15N3 is generated. The research results are discussed in order to optimize the whole system. The ultimate goal is to develop a chemical reaction system that can be used as a precursor to a chemical reaction.

项目成果

Photoredox- and Nickel-Catalyzed Hydroalkylation of Alkynes with 4-Alkyl-1,4-dihydropyridines: Ligand-Controlled Regioselectivity

光氧化还原和镍催化的 4-烷基-1,4-二氢吡啶对炔烃的加氢烷基化：配体控制的区域选择性

• DOI: 10.1002/chem.202200727
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chemistry - A European Journal
• 作者: Yulin Zhang;Yoshiaki Tanabe;Shogo Kuriyama;Yoshiaki Nishibayashi
• 通讯作者: Yoshiaki Nishibayashi

Re錯体を用いたCO2還元光触媒反応の反応機構検証

利用Re配合物验证CO2还原光催化反应的反应机理

• 发表时间: 2023
• 作者: Zuyi XUE;山崎康臣;西林仁昭
• 通讯作者: 西林仁昭

モリブデンニトリド錯体を用いた窒素分子からイソシアネートへと直接的に変換する触媒反応の開発

开发使用氮化钼络合物将氮分子直接转化为异氰酸酯的催化反应

• 发表时间: 2023
• 作者: 杉山敬太;杉野目 駿;西林 仁昭
• 通讯作者: 西林 仁昭

Nitrogen reduction by the Fe sites of synthetic [Mo3S4Fe] cubes

• DOI: 10.1038/s41586-022-04848-1
• 发表时间: 2022-07-07
• 期刊: NATURE
• 影响因子: 64.8
• 作者: Ohki, Yasuhiro;Munakata, Kenichiro;Tanifuji, Kazuki
• 通讯作者: Tanifuji, Kazuki

光触媒的水の完全分解反応を志向した新規二層溶液光反応系の開発

开发一种新型两层溶液光反应系统，旨在光催化完全分解水反应

• 发表时间: 2023
• 作者: 小笠原優;山﨑 康臣;西林 仁昭
• 通讯作者: 西林 仁昭