Asymmetric metal-organic polyhedra towards multifunctional anisotropic porous soft materials

非对称金属有机多面体多功能各向异性多孔软材料

基本信息

批准号：
19F19346
负责人：
古川修平
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-10-11 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

金属イオンと有機配位子の自己集合化によって合成される金属錯体多面体（MOPs）は、内部空間を有する分子である。金属イオンや有機配位子の組み合わせを変えることにより、機能や用途に合わせて内部空間を設計でき、新しい多孔性材料としての応用が注目されている。またMOPは分子であるため、分子集合体である固体状態における多孔性機能に加えて、溶液系における内部空間を用いた機能発現、さらには、ソフトマテリアルであるゲル状態での多孔性機能発現も可能である。このような理由から、より複雑な構造構築により新機能が得られる可能性があるため、分子内に異種配位子や異種金属イオンを用いたMOPの合成が研究されている。MOPに複数の成分を組み込む戦略では、通常、ランダムまたは対称的な混合が行われ、多成分の自己組織化プロセスの複雑さのために、分子構造を制御することは困難である。そこで本研究では、合成時の化学組成を制御することで、化学的性質や電荷・極性などの表面特性の違いにより生み出される異方性・非対称性を有するMOPを開発することを目的とした。今年度は、昨年度までの成果を元に、ロジウム及びルテニウムの二種の異なる金属種を有するMOPの合成を行った。実際に、RuMOP及びRhMOPの前駆体である酢酸ロジウムと酢酸ルテニウムBF4塩を異なるモル比で混合することにより、混合金属MOPの合成に成功し、用いたすべてのモル比で単結晶X線回折測定に適した結晶を合成することに成功した。得られた非対称性MOPの組成は、単結晶X線構造解析による金属―金属間結合長とエネルギー分散型X線分光法によって決定され、両者はよく一致した。これらの異種金属MOPは、ガス吸着特性を示し、階層的な多孔性コロイドエアロゲルの形で加工することができること示した。

金属络合物多面体(MOPs)是由金属离子与有机配体自组装而成的具有内部空间的分子。通过改变金属离子和有机配体的组合，可以设计内部空间以适应功能和目的，其作为新型多孔材料的应用正在引起人们的关注。此外，由于MOP是分子，除了在固态下作为分子集合体具有多孔功能外，它还可以利用溶液体系中的内部空间来表达其功能，并且在凝胶状态下也可以表达其多孔功能作为软质材料是可能的。因此，人们正在研究分子内使用不同配体或不同金属离子合成MOP，因为可以通过构建更复杂的结构来获得新的功能。将多种组分纳入MOP的策略通常涉及随机或对称混合，并且由于多组分自组装过程的复杂性，分子结构难以控制。因此，本研究的目的是通过在合成过程中控制化学成分，开发具有各向异性和不对称性的MOP，这些MOP是由于化学性质和表面性质（例如电荷和极性）的差异而产生的。今年，基于去年取得的成果，我们合成了含有铑和钌两种不同金属的MOP。事实上，通过将RuMOP和RhMOP的前体乙酸铑和乙酸钌BF4盐以不同的摩尔比混合，我们成功合成了混合金属MOP，并且在所有摩尔比下进行了单晶X射线衍射测量成功合成了适合的晶体。通过单晶X射线结构分析和能量色散X射线光谱仪通过金属与金属键长确定了所得不对称MOP的组成，两者吻合良好。我们表明，这些异种金属 MOP 具有气体吸附特性，并且可以以分层多孔胶体气凝胶的形式制造。