Supramolecular Coordination System for the Construction of Mn Clusters

2018 Fiscal Year Final Research Report

• 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
• Keywords: ポルフィリン / 光合成 / マンガンクラスター / 鋳型合成

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.

Free Research Field

有機合成化学

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。