Development of Reaction Based on Atomically Precise Silver Alkynyl Nanocluster

• Project/Area Number: 18K05147
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Mizuta Tsutomu 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (70221603)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 銀ナノクラスター / アルキニル配位子 / 錯体配位子 / 配位子置換反応 / ナノクラスター / アルキニル銀 / ヒドリドクラスター / 平面保護配位子 / 金属クラスター / 銀クラスター / 末端アルキン / 環化反応 / ＡＡＣ反応 / 超原子効果 / トリアゾール環

Outline of Final Research Achievements

A trigonal planar metalloligand is considered to nicely cover the polyhedral surface of a metal nanocluster core. Trialkynyl copper(I) complexes were selected as a triangular motif. The triangular motif was found to form a cage which accommodates a polyhydride-Ag cluster formulated as [Ag13H8]5+.
To explore a reactivity of a silver-alkynyl nanocluster, ligand exchange reactions between coordinating and free alkynyl ligands were examined. It was found that an electron rich alkynyl ligand was bound strongly because of not only a stronger sigma donation but also an effective pi donation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

金属ナノ粒子は、光センサーや発光などの光物性や高効率化学反応のための触媒として次世代を担う新物質群である。金属ナノ粒子の構造を知る手段として、配位子よって保護された金属ナノクラスターの構造解明は、極めて重要であり。そこで得られる構造的知見や、それに基づいた反応の理解は、金属ナノ粒子の化学の基盤的情報をなすものである。

Research Products

• [Journal Article] The [Ag25Cu4H8Br6(CCPh)12(PPh3)12]3+: Ag13H8 silver hydride core protected by [CuAg3(CCPh)3(PPh3)3]+ motifs (2021)
  • Author(s): Mikami Kaiyu、Hui Shen、Kubo Kazuyuki、Kume Shoko、Mizuta Tsutomu
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 50 Issue: 16 Pages: 5659-5665
  • DOI: 10.1039/d1dt00294e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Structures of Iron(II) Metallacycles Based on a PNPNP Framework (2020)
  • Author(s): Kubo, Kazuyuki and Yuasa, Takahiro and Yokoichi, Aya and Matsugi, Takeru and Morikawa, Yoshihiko and Kume, Shoko and Mizuta, Tsutomu
  • Journal Title: Organometallics Volume: 39 Issue: 16 Pages: 3010-3020
  • DOI: 10.1021/acs.organomet.0c00374
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Substituent‐Biased CO2 Reduction on Copper Cathodes Modified with Spaced Organic Structures (2020)
  • Author(s): Takeuchi Ryuji、Igarashi Ryota、Kubo Kazuyuki、Mizuta Tsutomu、Kume Shoko
  • Journal Title: ChemElectroChem Volume: 7 Issue: 12 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1002/celc.202000149
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Protonation and electrochemical properties of a bisphosphide diiron hexacarbonyl complex bearing amino groups on the phosphide bridge (2019)
  • Author(s): Shimamura Takehiko、Maeno Yuki、Kubo Kazuyuki、Kume Shoko、Greco Claudio、Mizuta Tsutomu
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 48 Issue: 44 Pages: 16595-16603
  • DOI: 10.1039/c9dt03427g
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] On-Surface Modification of Copper Cathodes by Copper(I)-Catalyzed Azide Alkyne Cycloaddition and CO2 Reduction in Organic Environments (2019)
  • Author(s): Igarashi Ryota、Takeuchi Ryuji、Kubo Kazuyuki、Mizuta Tsutomu、Kume Shoko
  • Journal Title: Frontiers in Chemistry Volume: 7 Pages: 1-10
  • DOI: 10.3389/fchem.2019.00860
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] アルキニル銀ナノクラスターにおけるアリールアセチレン配位子の交換反応 (2020)
  • Author(s): 西村 文武, 三上 海勇, 久保和幸, 久米 晶子, 水田 勉
  • Organizer: 錯体化学会第70回討論会
• [Presentation] ホスフィド架橋パラジウム二核錯体触媒の合成及びシリコングリースの解重合反応 (2020)
  • Author(s): 高嶋 賢太郎, 津村 大輔, Nguyen Gia Huy, 久保和幸, 久米 晶子, 水田 勉
  • Organizer: 錯体化学会第70回討論会
• [Presentation] CCC-Pincer型カルボジホスホラン-;白金(II)錯体を用いたアルキンのヒドロシリル化反応 (2020)
  • Author(s): 井手 祐徳, 三輪 寛人, 久保和幸, 久米 晶子, 水田 勉
  • Organizer: 錯体化学会第70回討論会
• [Presentation] Ag3Cu平面型錯体を保護ユニットとした新規銀ナノクラスター合成法の開発 (2019)
  • Author(s): 三上 海勇, Shen Hui, 久保 和幸, 久米 晶子, 水田 勉
  • Organizer: 錯体化学会第69回討論会
• [Presentation] 銀クラスターに結合したフェニルアセチレン誘導体配位子の交換反応 (2019)
  • Author(s): 西村文武・三上海勇・Shen Hui・久保和幸・久米晶子・水田勉
  • Organizer: 2019年日本化学会中国四国支部大会 徳島大会
• [Presentation] 金属銅電極と有機物との界面反応場におけるCO2還元 (2019)
  • Author(s): 五十嵐 亮太, 武内 隆司, 水田 勉, 久保 和幸, 久米 晶子
  • Organizer: 錯体化学会第69回討論会
• [Presentation] 種々の安定化効果を利用したAg18, Ag22, Ag42銀ア ルキニルクラスターの合成とクラスターの性質 (2018)
  • Author(s): 水田 勉
  • Organizer: 2018年日本化学会中国四国支部大会 愛媛大会
  • Invited
• [Presentation] P-P Bond Cleavage of Naphthylene-bridged Diphosphine (2018)
  • Author(s): 水田 勉
  • Organizer: International Conference on Coordination Chemistry, 2018, Sendai, Japan
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] アルキニル銀クラスターを触媒としたアジド-アルキン付加環化反応 (2018)
  • Author(s): 三上 海勇、西村文武、ヒュイ シェン、久保和幸、久米晶子、水田 勉
  • Organizer: 第65回有機金属化学討論会