Supramolecular Coordination System for the Construction of Mn Clusters

Research Project

Project/Area Number	15K13745
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
Allocation Type	Multi-year Fund
Research Field	Bio-related chemistry
Research Institution	Okayama University
Principal Investigator	Ema Tadashi 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (20263626)
Research Collaborator	MAEDA Chihiro TAKAISHI Kazuto
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help	¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000) Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords	ポルフィリン / 光合成 / マンガンクラスター / 鋳型合成 / 超分子化学 / 触媒・化学プロセス / 分子認識
Outline of Final Research Achievements	The naturally-occurring oxygen-evolving system in photosynthesis II (Mn cluster) oxidizes two water molecules into an oxygen molecule. In this work, we aimed at a supramolecular coordination system for the generation of Mn clusters. Using a template molecule having six pyridine moieties, we successfully synthesized a macrocyclic porphyrin hexamer by a cross-coupling reaction (53%). Likewise, a macrocyclic porphyrin tetramer was also prepared in 14% by the template synthesis. These porphyrins were characterized by a series of photo-physical measurements.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	光合成では水分子を酸化し（水から電子を取り出し）酸素分子を発生している。取り出された電子はエネルギー源として用いられており生命活動の維持に使われている。この光合成の心臓部が光化学系IIの酸素発生中心（Mnクラスター）である。このMnクラスターは、容易には合成できない構造をしている。これによく似たMnクラスターを合成するための超分子配位システムを構築するという挑戦的な研究に取り組んだ。試行錯誤の結果、鋳型分子を用いたクロスカップリング反応を駆使してポルフィリン単量体から大環状ポルフィリン六量体を合成できた。鋳型を除くと空孔内でMnクラスターを形成するための超分子配位システムになると期待される。