オスミウムとルテニウム複合体による触媒的窒素-アンモニア変換
Javier Fajardo1, Jonas C Peters1
1Division of Chemistry and Chemical Engineering, California Institute of Technology , Pasadena, California 91125, United States.
ルテニウム (Ru) とオスミウム (Os) 複合体は,窒素固定 (N2RR) を触媒化し,N2をアンモニア (NH3) に変換する. オスミウム系は最も活発で,NH3の120個以上を産生し,ヒドラジド中間物質が提案されている.
科学分野:
- 有機金属化学
- キャタリシス
- 窒素固定
背景:
- ルテニウム (Ru) とオスミウム (Os) 複合体は,移行金属の窒素化学において極めて重要です.
- しかし,以前は触媒性窒素固定 (N2からアンモニアへの変換,N2RR) を媒介しなかった.
- M-NxHy複合体は,M-N2前駆体のプロトネーションから導かれていない.
研究 の 目的:
- N2RR触媒に影響を与える要因を定義する.
- N2RRの同構造トリスリンシリル複合体について報告する
- 同構造鉄 (Fe) 複合体との触媒活動を比較する.
主な方法:
- 同構造のトリス ((phosphino) シリル Ru,Os,Fe複合体の合成.
- 還元剤としてCp*2Co,酸源として[H2NPh2][OTf]を用いた触媒的なN2RR実験.
- Os-N2-からOs=NNH2+のヒドラジド種へのプロトネーションを含む中間物質の構造的特徴.
- 催化中に形成されるオス水素の特徴
主要な成果:
- オスミウムシステムは,単一のバッチでオスミウムセンターあたり120個以上のアンモニア (NH3) を解放し,最も高い活性を示した.
- 同構造のRuとFe複合体は,同じ条件下で最小限のNH3を生成した.
- Os-N2-複合体のプロトネーションにより,構造的に特徴づけられたOs=NNH2+ヒドラジド種が生じた.
- 非活性オース水素は,触媒副産物として特定された.
結論:
- 同構造のトリス ((phosphino) シリル RuとOs複合体は,最も活性なOsで,触媒的なN2RRを媒介する.
- Os=NNH2+ヒドラジド種は,触媒サイクルにおける可能の中間物質である.
- この研究は,RuとOs複合体を用いたN2RR触媒を制御する要因の洞察を提供します.
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