超分子型ポルフィリノイド分子組織をベースにした新奇高反応性cPCET活性種の探索

基于超分子卟啉分子组织寻找新型高反应性cPCET活性物质

• 批准号: 22K19045
• 负责人: 山田 泰之
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Nagoya University
• 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-22K19045/
• 关键词: メタン; 酸化触媒; cPCET; オキソ種; 超分子触媒; ポルフィリン; フタロシアニン; ロタキサン; cPCET活性種; ポルフィリノイド

本研究の目的は、我々が最近合成に成功した超分子型高反応性cPCET活性種の構造をベースにして、新奇な構造を持つ高反応性cPCET活性種を創製し、メタン資源化に資する触媒反応を開発することである。我々が合成した超分子型高反応性cPCET活性種の基本的な構造は、４重のロタキサン構造で連結されたポルフィリンーフタロシアニンface-to-faceヘテロ二量体内に構築した窒素架橋鉄フタロシアニン二量体オキソ種（超分子型オキソ種）である。本年度は、触媒の原料となる４重ロタキサン型ポルフィリンーフタロシアニンface-to-faceヘテロ二量体および、その金属錯体の合成を進めた。これまでに合成が完了して、メタン酸化触媒活性やイオン性会合体形成によるスタッキング構造の拡張を試すための準備が整った錯体は窒素架橋鉄二核錯体および酸素架橋鉄二核錯体である。さらに、超分子型オキソ種の高反応性の由来を解明すべく、ロタキサン構造を持たない窒素架橋鉄フタロシアニンー鉄ポルフィリンヘテロ二量体を合成し、過酸化水素を過剰量含む酸性水溶液中において、そのオキソ種を生成させて、メタン酸化触媒反応活性を評価した。その結果、窒素架橋鉄ポルフィリンー鉄フタロシアニンヘテロ二量体の触媒活性は、類似の構造を持つ窒素架橋鉄フタロシアニンホモ二量体と比較すると明確に低いことが明らかになった。この知見は、ポルフィリノイド環の種類によってメタン酸化触媒活性が大きく変化することを示しており、今後、超分子型高反応性cPCET活性種の開発を進める上でも有用であると考えられる。

The purpose of this study is to develop novel structures for the highly reactive supramolecular cPCET active species that we have recently synthesized, and to develop catalytic reactions for resource utilization. The basic structure of the supramolecular highly reactive cPCET active species was synthesized and linked to the four-fold structure. The structure of the supramolecular cPCET active species was constructed in vivo. This year, the synthesis of catalyst raw materials and metal complexes has been improved. The synthesis process is completed, the acidification catalyst activity is improved, and the structural tension is improved. In addition, the origin of high reactivity of supramolecular type catalyst is explained, and the structure of supramolecular type catalyst is maintained. The synthesis of supramolecular type catalyst is carried out. The reaction activity of supramolecular type catalyst is evaluated. The results show that the catalytic activity of the two components of the iron bridge is similar to that of the iron bridge. The development of supramolecular highly reactive cPCET active species has been studied in the future.

项目成果

担持型鉄錯体触媒によるメタン酸化ー超分子化学の発想に基づいて人工メタン酸化分子触媒の活性を天然酵素のレベルまで高めるー

使用负载型铁络合物催化剂进行甲烷氧化-基于超分子化学思想将人工甲烷氧化分子催化剂的活性提高到天然酶的水平-

• 发表时间: 2023
• 作者: Yamada Yasuyuki;Morita Kentaro;Sugiura Takuya;Toyoda Yuka;Mihara Nozomi;Nagasaka Masanari;Takaya Hikaru;Tanaka Kiyohisa;Koitaya Takanori;Nakatani Naoki;Ariga-Miwa Hiroko;Takakusagi Satoru;Hitomi Yutaka;Kudo Toshiji;Tsuji Yuta;Yoshizawa Kazunari;Tanaka Ken;山田 泰之
• 通讯作者: 山田 泰之

Potent Methane Oxidation Catalyst Achieved by Close Stacking of Double-Decker-Type Iron Phthalocyanine Complex on Graphite Surface

石墨表面紧密堆积双层型铁酞菁配合物实现强效甲烷氧化催化剂

• 发表时间: 2022
• 作者: Maehira Ai;Che Dock-Chil;Matsumoto Takuya;Yasuyuki Yamada
• 通讯作者: Yasuyuki Yamada