機能性配位子を持つモリブデン窒素錯体による高効率な触媒的窒素固定法の開発

开发具有功能配体的钼氮配合物的高效催化固氮方法

基本信息

  • 批准号:
    13J08163
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2013-04-01 至 2016-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

工業的な窒素固定法であるハーバーボッシュ法では酸化鉄が主触媒として用いられている。また、常温常下で大気中の窒素分子をアンモニアへと変換している窒素固定酵素ニトロゲナーゼの活性中心は鉄を含むクラスターであることが明らかにされている。このような背景のもと、鉄窒素錯体を用いた窒素固定法に関する研究が活発に検討されている。しかし、触媒反応の成功例は低温でのアンモニア生成反応の一例に限られていた。前年度までのPNP型ピンサー配位子を持つモリブデン窒素錯体が触媒的アンモニア生成反応に対して極めて有効な触媒として働いた研究成果を踏まえて、本研究ではPNP型ピンサー配位子を持つ鉄窒素錯体1を用いた触媒的窒素固定反応の検討を行った。検討に際して、鉄中心への配位力を高めるためピロールを母骨格とするアニオン性PNP型ピンサー配位子を用いることとした。検討の結果、目的のアニオン性PNP型ピンサー配位子を有する単核鉄窒素錯体の合成に成功した。この窒素錯体1を用いた窒素分子の触媒的還元反応を検討した。窒素錯体1を触媒として用いて、常圧の窒素ガスを還元剤およびプロトン源存在下反応させることで、最高で17.3当量のアンモニア及び2.4 当量のヒドラジンが生成した。これらの結果は、アニオン性PNP型ピンサー配位子を持つ鉄窒素錯体が触媒的な窒素分子の還元反応において有効な触媒として働くことを示している。本反応系は、遷移金属窒素錯体を用いた窒素分子からのヒドラジンへの触媒的還元反応に成功した初めての例である。窒素固定酵素ニトロゲナーゼによる窒素分子のアンモニアへの還元反応においては、ヒドラジンが鍵中間体であると考えられている。この様な研究背景を鑑みると、本研究成果は窒素固定酵素ニトロゲナーゼによる窒素分子の触媒的還元反応に関する反応機構について新たな知見を与える極めて興味深い結果であると言える。
哈伯-博世工艺是一种工业固氮方法,使用氧化铁作为主要催化剂。研究还表明,在室温下将大气中的氮分子转化为氨的固氮酶固氮酶的活性中心是一个含有铁的簇。在此背景下,正在积极研究利用铁-氮络合物的固氮方法。然而,催化反应的成功例子仅限于低温下氨生产反应的一个例子。基于前一年的研究成果,其中带有PNP型钳形配体的钼氮配合物作为催化氨生产反应的极其有效的催化剂,本研究我们研究了使用配合物1的催化固氮反应。在研究过程中,我们决定使用具有吡咯母骨架的阴离子PNP型钳配体,以增加与铁中心的配位能力。经过研究,我们成功合成了含有所需阴离子 PNP 型钳配体的单核铁氮配合物。我们使用这种氮络合物 1 研究了氮分子的催化还原反应。使用氮络合物1作为催化剂,在还原剂和质子源的存在下,在常压下使氮气反应最多生成17.3当量的氨和2.4当量的肼。这些结果表明,具有阴离子PNP型钳配体的铁氮配合物在氮分子的催化还原反应中充当有效的催化剂。该反应系统是利用过渡金属氮配合物成功地将氮分子催化还原为肼的第一个例子。肼被认为是固氮酶固氮酶将氮分子还原为氨的关键中间体。考虑到这样的研究背景,这项研究的结果可以说是极其有趣的,因为它们提供了关于固氮酶固氮酶催化氮分子还原反应的反应机理的新知识。

项目成果

期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
カルバゾール骨格を持つアニオン性ピンサー配位子を有する鉄窒素錯体の合成と反応性
具有咔唑骨架的阴离子钳配体铁氮配合物的合成及其反应性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    樋口淳一;栗山翔吾;荒芝和也;中島一成;西林仁昭
  • 通讯作者:
    西林仁昭
Catalytic Formation of ammonia from molecular dinitrogen using molybdenum complex bearing Ferrocene-substituted PNP-Pincer ligands
使用带有二茂铁取代的 PNP-Pincer 配体的钼配合物从分子二氮催化形成氨
  • DOI:
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    栗山翔吾;荒芝和也;中島一成;西林仁昭
  • 通讯作者:
    西林仁昭
Synthesis and Catalytic Activity of Molybdenum-Dinitrogen Complex Bearing PCP-Type Pincer Ligands
含PCP型钳式配体的钼-二氮配合物的合成及催化活性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    永澤彩;荒芝和也;栗山翔吾;中島一成;西林仁昭
  • 通讯作者:
    西林仁昭
PCP配位子を有する二核モリブデン窒素錯体の合成と触媒活性
PCP配体双核钼氮配合物的合成及催化活性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    永澤彩;荒芝和也;栗山翔吾;中島一成;西林仁昭
  • 通讯作者:
    西林仁昭
Synthesis and Reactivity of Ruthenium Complexes Bearing Arsenic-Containing Arsenic-Nitrogen-Arsenic-Type Pincer Ligand
  • DOI:
    10.1021/om5006116
  • 发表时间:
    2014-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Yoshiaki Tanabe;S. Kuriyama;Kazuya Arashiba;K. Nakajima;Y. Nishibayashi
  • 通讯作者:
    Yoshiaki Tanabe;S. Kuriyama;Kazuya Arashiba;K. Nakajima;Y. Nishibayashi
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  • 通讯作者:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
    西林 仁昭
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学术界解决的药物设计策略
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    光本 泰知;芦田 裕也;荒芝 和也;栗山 翔吾;西林 仁昭;大神田 淳子
  • 通讯作者:
    大神田 淳子
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  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    丁 皓為;栗山 翔吾;坂田 健;西林 仁昭;鶴田 充生・取井 猛流・杉本 渉・川内 敬子・三好 大輔;野中玲実・皆川哲郎・田口博明・宇田泰三・一二三恵美
  • 通讯作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    丁 皓為;栗山 翔吾;坂田 健;西林 仁昭;鶴田 充生・取井 猛流・杉本 渉・川内 敬子・三好 大輔;野中玲実・皆川哲郎・田口博明・宇田泰三・一二三恵美;森江将之・関谷亮・灰野岳晴
  • 通讯作者:
    森江将之・関谷亮・灰野岳晴

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