オリゴアミド配位子を有する自己集合性かご型錯体の動的挙動解析

具有低聚酰胺配体的自组装笼状复合物的动态行为分析

基本信息

批准号：
04F04389
负责人：
藤田誠
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04389/
关键词：
遷移金属イオン水素結合配位結合

项目摘要

近年、ナノメートルスケールにも達する巨大分子が注目されている。なぜなら、このような大きさを有する分子の機能や物性が未開拓であると同時に、既存の化学にはその構造を効率的にかつ精密につくる方法論さえも欠落しているからである。巨大分子をつくるためには、従来の共有結合で分子を一つ一つつなげる方法では限界がある。しかしながら、生体系にみられるような、ある程度の大きさのパーツを分子設計し、これを自己組織化させることができれば、巨大な分子でも簡単につくることが可能である。最近著者らは、パネル状配位子を金属イオンにより張り合わせ、内部空間を有する巨大分子をつくりあげる新概念、「分子パネリング」を展開した。すなわち、パネル状配位子の配位点(窒素原子)の位置と数を合理的に設計し、それらを金属イオンで張り合わせることで、多面体構造が精密に組み上がる。たとえば、水溶液中でシス位を保護したパラジウム錯体1と正三角形の各頂点に配位点を有する三座配位子2を混ぜ合わせるだけで、M_6L_4(金属:配位子=6:4)組成のかご型錯体3が定量的に組み上がる。そこで本研究では、遷移金属イオンと有機多座配位子との配位結合を駆動力とした自己組織化により、新規なかご状構造を安定にかつ高効率・高選択的に構築することを目的としている。その分子設計として、まず、ピリジンカルボキシアミドを有する平面状の有機多座配位子を用い、分子内で水素結合により配位子のコンフォメーションを規制する。次に、それらを遷移金属イオンにより自己組織化することで、巨大なかご型構造体を一義的に組み上げる。このようにして組み上がった構造体は、水素結合と配位結合からなる特異な内部空間を有することから、新奇な物性や反応性の発現が期待できる。

近年来，达到纳米尺度的大分子引起了人们的关注。这是因为这种尺寸的分子的功能和物理性质尚未被探索，同时现有的化学甚至缺乏有效、精确地创造这种结构的方法。使用共价键将分子一一连接以形成大分子的传统方法存在局限性。然而，如果一定尺寸的部件，例如生物系统中的部件，可以被设计和自组装，甚至可以轻松地创造出巨大的分子。最近，作者提出了一个新概念“分子面板”，其中面板形状的配体与金属离子粘贴在一起，形成具有内部空间的巨型分子。换句话说，通过合理设计面板状配体的配位点（氮原子）的位置和数量，并与金属离子键合，精确组装出多面体结构。例如，通过简单地将顺式保护的钯配合物1和在等边三角形的每个顶点都有配位点的三齿配体2在水溶液中混合，可以获得M_6L_4(金属:配体=6:4)组合物。笼复合体3定量组装。因此，在本研究中，我们旨在以过渡金属离子与有机多齿配体之间的配位键为驱动力，通过自组装稳定地构建高效、高选择性的新型笼状结构。在分子设计方面，首先使用含有吡啶甲酰胺的平面有机多齿配体，通过分子内氢键控制配体的构象。接下来，通过用过渡金属离子自组装它们，独特地组装了一个巨大的笼状结构。以这种方式组装的结构具有由氢键和配位键组成的独特内部空间，因此有望表现出新颖的物理性质和反应性。