イオン性超分子金属錯体の構築と機能性開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05157
• Research Institution: Meiji Gakuin University
• Principal Investigator: 井頭 麻子 明治学院大学, 法学部, 准教授 (20379275)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: イオン性超分子 / 多核金属錯体 / 水素結合 / 合成化学

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、イオン性超分子金属錯体の構造制御や構造変換、そして構造にとどまらず多彩な物性変換を目指すものである。カチオン性金属錯体、アニオン性金属錯体それぞれに水素結合ドナーまたはアクセプター部位を積極的に導入し、preorganizeすることによって、多彩な水素結合ネットワーク構造を構築する。これまでに、水素結合ドナーサイトをもつパラジウム(II)四核錯体カチオンと水素結合アクセプターサイトをもつ金(II)パラジウム(II)四核錯体アニオンからなる低密度イオン性結晶を合成に成功するとともに、カチオン性金(I)銅(II) 多核金属錯体の動的挙動について明らかにした。
令和元年度は、構造変換が可能なシステムを構築することを目的とし、六つの配位サイト（N2O2S2）を有する有機配位子を用いることとした。この配位子は、六座配位子として一つの金属イオンにキレート配位するだけでなく、複数の金属イオンに対して架橋配位することが可能である。スズ(II)イオン存在下、過レニウム(VII)酸イオンと配位子を反応させると、金属イオン間で酸化還元反応が進行し、レニウム(V)イオンと配位子を１：１で含む単核錯体と、２：２：で含む二核錯体の合成に成功した。配位子は、それぞれ、六座キレート配位、ビス（三座）架橋配位していることがわかった。これらの錯体の相互変換についても検討した。これらの成果については、現在、論文にまとめている段階である。また、これらの錯体は、無電荷でありイオン性ではなかったものの、水素結合サイトは多数有しているため、これを水素結合型イオン性固体の構築素子として用いることができると考えている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

これまでに、水素結合ドナーサイトを有するカチオン性錯体と水素結合アクセプターサイトを有するアニオン性錯体を組み合わせることにより、強固であり、かつ、空隙率が４０％を超える大きな空孔を有する水素結合ネットワーク構造をもつイオン性固体を構築することに成功している。一方で、他のタイプのイオン性固体の構築に関しては現段階では成功しておらず、研究進捗状況は予定よりもやや遅れている状況である。

Strategy for Future Research Activity

まず、今年度には達成できなかった系についても検討する。一つ目は、水素結合アクセプターサイトをもつ素子として、カルボキシ基を２つ以上もつ有機アニオンを用いて低密度イオン性固体の構築を行い、本研究の方法の有用性を示すことを目指す。二つ目は、水素結合ドナーサイトをもつ新たな錯体カチオンの構築を目指すことである。連結部位の炭素数を増やした含硫ビグアニド型配位子を合成し、錯体カチオンを構築する。炭素数のみの違いであっても、構造や電子構造に影響があることがわかっているため、形成される錯体それ自身にも興味がもたれる。
さらに、水素結合アクセプターサイトをもつ錯体として、条件に応じて構造変換を示す、D-ペニシラミナトAu(I)Ni(II)多核錯体を用い、外的要因に応じて構造変換するようなイオン性固体への展開を目指す。

Causes of Carryover

今年度は、予定よりも進捗が遅く、それに伴い予算の執行も少なくなった。来年度以降、主に試薬や実験器具等の物品の購入に使用する予定である。