イオン性超分子金属錯体の構築と機能性開発

2020 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 – 2022-03-31
• 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やレニウム錯体の構造変換について明らかにした。
令和二年度は、構造変換が可能なシステムを構築することを目的とし、ピリドキサールを組み込んだ新規有機配位子を合成することとした。ピリドキサールは、N,O-二座配位子またはN,N-二座配位子として機能し、条件によって配位サイトを変換することができると考えられる。新規配位子を溶液中で合成し、マンガン(II)イオンと反応させるとマンガン(III)二核錯体が得られた。新規配位子は、四座配位子としてマンガン(III)イオンに配位するとともに、さらにもう一つのマンガン(III)イオンに単座配位することによって架橋配位子として働いていた。また、銅(II)イオンを用いて同様の反応を行うと、銅(II)と配位子を２：２で含む二核錯体が生成したが、マンガン(III)錯体と比較すると、架橋様式は異なるものであった。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。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、構造変換の可能性を有しており、これを構築素子として用いることを検討したい。

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。すでに、結晶性の新規化合物が得られることは確認しており、早々に構造を決定したい。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)多核錯体を用いるとともに、ピリドキサール系配位子の導入も検討し、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。