Asymmetric metal-organic polyhedra towards multifunctional anisotropic porous soft materials

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19F19346
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 古川 修平 京都大学, 高等研究院, 教授 (90452276)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): TROYANO JAVIER 京都大学, 高等研究院, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2019-10-11 – 2022-03-31
• Keywords: 多孔性材料 / 異方性 / 金属錯体多面体 / ソフトマテリアル

Outline of Annual Research Achievements

ナノサイズ空間を有する分子である金属錯体多面体(MOP)を用い、自己集合化プロセスを制御することで、多孔性を有するソフトマテリアル(ゲ ルやコロイド粒子)を合成する研究は、空間機能と材料物性の相関という基礎的研究に加えて、空間材料のプロセッシングといった応用研究へ の展開にむけて大変重要である。本研究では、MOP分子の非対称化に挑む。その課題は(1)基盤固定化によるMOPの非対称化、(2)非対称MOPの事後修飾法の確立、(3)非対称MOPの階層的自己集合化による異方性ソフトマテリアルの創出である。最終的には空間機能と材料異方性により、分 子・イオンを異方的に輸送する材料開発へとつなげる。
今年度は、ロジウムや銅を中心金属とするMOPを非対称化するために、基盤に分子を固定することで異方性を導入する手法を試みた。配位子としては、イソフタル酸誘導体を用いた立方八面体構造をターゲットとした。基盤にはポリスチレンピーズを用い、表面をカルボン酸で修飾することで金属錯体を固定可能とした。まず、配位子交換反応が非常に遅いロジウムを用いて実験を行ったところ、ポリスチレンビーズ表面は反応そして洗浄後も緑色に着色され、酢酸ロジウム型金属錯体が固定化されたことを示唆している。その後、その金属錯体をターゲットとして、銅イオン及びイソフタル酸を用いて、ロジウムと銅イオンを含むMOPの合成を試みた。その後ポリスチレンビーズから解離させ単離し、動的光散乱を測定したところ10nm以下のMOPに由来するピークが確認できた。現在は、結晶化を含めた分子同定を行っている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の予定通り、ポリスチレンビーズを基盤として用い、多段階の自己集合化反応を行うことで、非対称性MOPの合成に成功したと考えれられる。一方で、出来上がった分子の同定が困難であり、特に現在結晶化により構造同定を行いたいと考えている。

Strategy for Future Research Activity

非対称分子の結晶化を試みる。この分子の結晶化が困難であった場合は、事後修飾により分子構造を変換し、より結晶化しやすい分子構造の探索を行う。