チオール修飾魔法数金クラスターの電子・幾何構造とチオール構造の相関の解明

阐明硫醇修饰的魔金团簇的电子/几何结构与硫醇结构之间的相关性

• 批准号: 19029042
• 负责人: 根岸 雄一
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Institute for Molecular Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19029042/
• 关键词: チオール保護金クラスター; 魔法組成; 特異的安定性; 電子構造; 光学活性

これまでの研究において、18個のチオールで保護された金25量体Au_<25>(SR)_<18>が熱力学的・化学的に極めて安定な化学種であることを見いだし、さらに、フォトルミネッセンス、磁性、キラリティーなど、バルク金にはみられない特異的な性質を有していることを明らかにした。本課題では、この魔法組成Au_<25>(SR)_<18>クラスターの基本的性質を理解して、また高機能化への手段を探索することを目的として研究を行い、以下の二つの成果を得た。1)特異的安定性の起源の解明:まず、クラスターの安定性が電荷状態に対してどのように変化するのかについて調べた。その結果、Au_<25>(SR)_<18>は+1価から-1価の間では荷電状態によらず安定に生成することが分かり、総価電子数がAu_<25>(SR)_<18>の安定性の直接的な決定因子ではないことが明らかになった。一方、Au_<25>(SR)_<18>の幾何構造については、Auコアの周囲を-Au-SR-オリゴマーが隙間無く取り囲んだ構造が理論予測されている。そこで次にAu_<25>(SR)_<18>についてメスバウアー分光やLDI質量分析などの幾何構造に関する実験を行ったところ、こうした理論予測された構造を支持する結果が得られた。以上の結果をもとに、Au_<25>(SR)_<18>は、Auコアが周りを覆う金-チオラート錯体により完全遮蔽された幾何構造をとるため、化学的・熱力学的に極めて安定化していると結論した。2)配位子交換による構造変形の誘起:グルタチオン(GSH)保護Au_<25>(SG)_<18>の配位子を、分子骨格の大きく異なるメルカプトこはく酸((SA)SH)で連続的に置き換え(Au_<25>(SG)_<18-n>(S(SA))_n)、その金コアの電子構造や光学活性を連続的に変化させることに成功した。以上の結果は、Au:SRクラスターにおいてはチオール分子の骨格構造も電子/幾何構造・機能を決定する重要な構造パラメーターとなっていること、またAu_<25>(SR)_<18>の高機能化には配位子交換反応が有効な手段の一つであることを強く示している。

在我们前期的研究中，我们发现由18个硫醇保护的金25mer Au_<25>(SR)_<18>是一种热力学和化学性质极其稳定的化学物质，揭示了金具有散装金所没有的独特性质。例如光致发光、磁性和手性。在这个项目中，我们进行了研究，旨在了解这种神奇成分Au_<25>(SR)_<18>簇的基本性质，并寻找改进其功能的方法，并取得了成果。 1）阐明比稳定性的起源：首先，我们研究了团簇的稳定性如何随电荷状态而变化。结果发现，与电荷状态无关，Au_<25>(SR)_<18>在+1价和-1价之间稳定生成，价电子总数为Au_<25>(SR)很明显，这并不是 _<18> 稳定性的直接决定因素。另一方面，理论上预测Au_ 25 (SR)_ 18 的几何结构是-Au-SR-寡聚物围绕Au核而没有任何间隙的结构。接下来，我们对Au_<25>(SR)_<18>的几何结构进行了穆斯堡尔谱和LDI质谱等实验，得到了支持理论预测结构的结果。基于上述结果，Au_<25>(SR)_<18>具有Au核完全被周围的金-硫醇络合物屏蔽的几何结构，因此它在化学和热力学上都具有极好的结论：稳定了。 2）通过配体交换诱导结构变形：谷胱甘肽（GSH）保护的Au_<25>（SG）_<18>的配体依次被巯基琥珀酸（（SA）SH）取代，其分子骨架显着不同(Au_<25>(SG)_<18-n>(S(SA))_n)并成功地连续改变了金核的电子结构和光学活性。上述结果表明，硫醇分子的骨架结构也是决定Au:SR簇中电子/几何结构和功能的重要结构参数，高浓度的Au_<25>(SR)_<18>这强烈表明配体交换反应是功能化的有效手段之一。

项目成果

有機配位子保護金属クラスターの精密合成法の開発と構造・物性の解明

有机配体保护金属团簇精密合成方法的发展及结构和物理性质的阐明

• 发表时间: 2008
• 作者: M. Imamura;T. Miyashita;A. Tanaka;H. Yasuda;Y. Yanagimoto;Y. Negishi;T. Tsukuda;Y.Negishi;Y.Negishi;根岸雄一;根岸雄一;根岸雄一;根岸雄一;根岸雄一;根岸雄一
• 通讯作者: 根岸雄一