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KAIST、生体酵素を模倣して一酸化炭素変換触媒を開発

遷移金属触媒の開発に利用可能


韓国研究財団はKAIST化学科のイ・ユンホ教授研究チームが一酸化炭素脱水素酵素/アセチル補酵素A生成酵素(CODH/ACS)反応を模倣してニッケル基盤の遷移金属触媒を開発したと4月24日に発表した。

一酸化炭素は合成天然ガスやメタノールなど代替燃料をはじめさまざまな化学物質に変換され産業的活用範囲が広い。だが一酸化炭素が金属触媒と強く結合して触媒の活性を落とし必要とする特定の物質への選択的な変換が容易ではないという限界がある。これを克服するには新たな概念の触媒デザインが必要だった。

研究チームは自然界の生体酵素を体系的に模倣して一酸化炭素により触媒活性が阻害されない画期的な一酸化炭素変換触媒技術を開発した。

研究チームはCODH/ACS酵素の活性の場である3つの硫黄の原子で配位されたニッケル金属を模倣するために多様な三つのリガンド(錯化合物の中で中心の原子に欠陥しているイオンまたは分子)を利用したニッケル化合物を合成して金属-炭素化合物の変換反応を誘導した。一酸化炭素から特定の物質への選択的な変換が可能になった。

またリンや窒素が中心に位置したリガンドを使用して金属がそれぞれ四面体構造、四角平面構造を好むように誘導した。こうした幾何学的構造は反応速度が向上するのに寄与した。特に一酸化炭素が金属触媒の活性を抑制する問題を解決するために硬直性の強いリガンドを導入した。ニッケル化合物の解離構造を調節してニッケルと一酸化炭素間を結合させることが可能になった。

イ・ユンホ教授は「硬直性リガンドを活用して金属構造の選択性を高め一酸化炭素の脱落または変換が容易な触媒技術をした。一酸化炭素が反応に含まれる多様に遷移金属触媒の開発に役立つものと期待される」と話している。

研究成果は『Journal of the American Chemical Society』と『Accounts of Chemical Research』にそれぞれ1月17日付、4月10日付で掲載された。





[2018-04-26]

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