Versatile coordination-based organization motif for porphyrins

卟啉的多功能基于协调的组织基序

• 批准号: 21K05090
• 负责人: 大月 穣
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05090/
• 关键词: 超分子化学; ポルフィリン; 自己組織化; 亜鉛錯体; 配位結合; 光捕集アンテナ; 超分子化学; ポルフィリン; 自己組織化; 亜鉛錯体; 配位結合; 光捕集アンテナ

本研究では，配位結合によってポルフィリンを組織化する多様な展開が可能な自己集合様式を提案している．人類のエネルギーと食糧を支えている最も重要な反応である光合成は，ポルフィリンに類似した分子が集合体に組織化されることではじめて実現されているという事実を示唆として，人工的に同様の構造を構築することができれば，人工的な光合成の実現が視野に入ってくると考えた．そこでまずは，ポルフィリン分子をどのように組織化することができるかを明らかにすることが重要になる．本研究ではそのために配位結合を利用してポルフィリン分子を組織化することを試みている．テルピリジンという金属イオンに配位結合する構造単位をポルフィリン本体部分に結合した分子を設計，合成し，金属イオンを混合することによってどのような構造が形成するかを明らかにするという当初目的に加え，ビピリジンを含むポルフィリンにも拡張して検討を行っている．当初計画の分子設計（テルピリジンあるいはビピリジンの向き）では，金属イオンを加えたときに，おそらくはさまざまな集合体が生成して，構造が定まらないという問題が生じた．分子設計を見直し，ビピリジンの向きの異なる化合物を合成し，金属イオンによる組織化を検討したところ，構造の定まった二量体をきれいに生成することが明らかとなった．二量体中のポルフィリン環は平行に向かい合った構造を形成していることが示され，単量体よりも大きな化学種となっていることを示すデータも得られ，NMRスペクトルの詳細な解析から溶液中での二量体の構造を確定できた．今後の展開として，電気化学特性の金属イオンによる制御，キラルセンサーへの展開，さらに今回得られたポルフィリン組織化モチーフを基本として展開する分子設計も行い，多様な組織構造形成への足がかりが得られた．

这项研究提出了一种自组装模式，该模式允许通过协调结合来组织卟啉的各种发展。光合作用是支持人类能量和食物的最重要反应，只有在将类似于卟啉的分子组织成聚集体的分子时才能实现，这表明，如果人为构建相似的结构，人工光合作用的实现将进入一个人的观点。因此，首先阐明如何组织卟啉分子很重要。这项研究试图使用配位键来组织卟啉分子。除了设计和合成一个称为terpyridine的分子的最初目的外，该分子是一个结构单元，它与与卟啉体相关的金属离子坐标，并混合金属离子以揭示形成的结构，我们还将其扩展到含有二吡啶胺的卟啉。在最初计划的分子设计（terpyridine或Bipyridine的方向）中，问题是在添加金属离子时可能会产生各种组件，从而导致无法确定结构的问题。在回顾了分子设计后，我们合成了具有不同双吡啶方向的化合物，并通过金属离子研究了结构，并发现它们产生了一个建立了良好的二聚体。结果表明，二聚体形式的卟啉环平行相反的结构，并且还获得了数据，以表明它们是比单体大的物种，并且对NMR光谱的详细分析使我们能够确定溶液中二聚体的结构。未来的发展包括使用金属离子来控制电化学性能，将其开发为手性传感器，并根据这次获得的卟啉 - 组织组织基序开发它们，为形成各种组织结构的形成提供了垫脚石。