遷移金属を用いない人工光合成の開発

非遷移金属触媒を利用した人工光合成への挑戦

自然界の光合成では、太陽エネルギーを使って、水と二酸化炭素から酸素とグルコースを合成しています。光合成のお陰で、人類をはじめとする動物は、呼吸したり栄養を得て体を動かしたりすることが可能となります。

自然界の光合成を模倣し、光エネルギーを使って人工的に水から水素と酸素を作る、または二酸化炭素をメタンに変えるといった技術は人工光合成と呼ばれています。化石燃料の枯渇が叫ばれている今、人工光合成はサステイナブル社会の実現に必要不可欠な技術です。

人工光合成は盛んに研究されており、多くの報告例があります。ただ、これまでの報告例ではその触媒として遷移金属元素がほぼ必ず使用されてきました。遷移金属元素は、人工光合成の反応過程に含まれる酸化と還元の段階を触媒することが得意であるためです。しかしながら遷移金属元素は希少なものが多く、カントリーリスクも高いため、持続可能性の観点で課題が残ります。

近年当研究室では、遷移金属が行うべき役割を非遷移金属分子に担わせ、遷移金属を全く用いない人工光合成反応の一つを開発しました（プレスリリースはこちら）。現在も、元素固有の性質に頼るだけではなく、有機分子の構造を精密に設計することで高難度の反応を実現する、いわば有機化学者としての矜持が試されるような新反応開発を目指しています。

非遷移金属触媒による光化学的二酸化炭素固定化反応