酒井陽一名誉教授、髙山努教授（教養部化学教室）の研究論文が、総合学術誌の『Nature』誌（電子版）に掲載されました。これは、京都大学の大木靖弘教授らのグループとの共同研究の成果で、自然界の触媒（酵素）を模倣する金属-硫黄クラスター錯体を合成し、窒素分子（N₂）の還元反応を実現しました。

大気の主成分であるN₂の化学変換は、アミノ酸やDNAに含まれる窒素原子を供給するために必要な一方で、非常に難しい反応として知られています。自然界では、一部の微生物に存在する酵素ニトロゲナーゼだけがこの役割を担い、Fe-Mo-S-Cから構成される酵素活性中心（FeMoco）を用いてN₂を還元します。FeMocoの触媒機能は、持続可能社会に向けた新しいN₂還元法を開発する重要なヒントになりますが、複雑なFeMocoは構造と機能の関係を理解するのが難しく、またタンパク質から取り出すと触媒機能を失います。FeMocoに関連する従来の金属-硫黄化合物もN₂を還元できなかったことから、N₂還元作用の鍵となる要素は未解明のままでした。本研究では、N₂が結合したFeMocoの予想構造およびタンパク質の一部機能を模した[Mo₃S₄Fe]錯体を合成し、これを触媒としてN₂の還元反応を達成しました。この結果は、金属-硫黄化合物の可能性を切り拓くと同時に、自然界に学び、超えるための大きな第一歩といえます。

この研究において、酒井名誉教授、髙山教授はメスバウアースペクトルによる錯体の電子状態の分析を担当しました。

論文のタイトルと著者などの情報
Ohki, Y.; Munakata, K.; Matsuoka, Y.; Hara, R.; Kachi, M.; Uchida, K.; Tada, M.; Cramer, R. E.; Sameera, W. M. C.; Takayama, T.; Sakai, Y.; Kuriyama, S.; Nishibayashi, Y.; Tanifuji, K., Nitrogen Reduction by the Fe Sites of Synthetic [Mo₃S₄Fe] Cubes, Nature, 607, 86-90, DOI: 10.1038/s41586-022-04848-1 (2022).

Nature誌のWebサイト
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04848-1
https://rdcu.be/cQ644（全文閲覧可能、ただし印刷・ダウンロード不可）