2019 Fiscal Year Annual Research Report
asymmetric coordination space and reaction field induced by helical structure composed of supramolecular complexes
Publicly Offered Research
| Project Area | Coordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules |
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| Project/Area Number |
19H04580
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤内 謙光 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30346184)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 多孔質構造 / 電荷補助型水素結合 / 自己組織化 / らせん / 超分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、複数種の有機分子を階層的かつ自律的に組み上げることによって超分子多孔質構造を構築し、化学修飾により配位性部位を空孔表面に露出させることで目的に応じた触媒金属を導入して、空孔内に高度に制御された反応場を構築することを目的としている。
ポルフィリンを母骨格としたテトラスルホン酸（TPPS）と嵩高いアミン（トリフェニルメチルアミン：TPMA）から構成される有機塩を、電荷補助型水素結合により階層的に組み上げることで多孔質構造を構築した。さらにF、Cl、Br、Iを導入したTPMA誘導体を合成し、TPPSと多孔質材料を作成したところ、もとのTPMAと同様に基本となるネットワークが形成され、これらがTPMAに導入したハロゲンの立体反発により、過剰な相互貫入が抑制され、大きな空孔径をもつ多孔質構造を構築することができた。空隙率は、もとのTPMAの2回相互貫入型が22％であったのに対し、今回得られたものはF: 62％、Cl:61％、Br: 63％、I: 57％と劇的に拡大していた。また空孔径は約2nm程度あり、空孔表面にポルフィリン平面が露出していることから、反応サイトとして十分な空間を有している。
さらにガス吸着を行ったところ、Fが置換されたものはCO2、O2、H2を吸着したが、Cl、Br、Iが置換されたものはCO2のみを吸着することが分かった。これは表面形状やハロゲンによる空孔表面の修飾効果であると考えられる。さらにポルフィリン部位にパラジウムやコバルト、鉄などの金属導入後も同形の多孔質構造を形成させることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
反応場として多孔質空孔を用いるためには、分子を取り込むことのできる大きな空孔が必要となる。多孔質を構築するTPMA分子の設計を工夫することで、これまでのおおよそ３倍近くの大きさをもつ多孔質有機塩を構築することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
同じptsネットワークトポロジーを基本としながら、平面分子を歪ませることで、空孔に非対称性を導入し、アシンメトリックナノ空間の創出を行う。
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[Journal Article] Molecular Packing and Solid-State Photophysical Properties of 1,3,6,8-Tetraalkylpyrenes2019
Author(s)
T. Iwasaki, S. Murakami, Y. Takeda, G. Fukuhara, N. Tohnai, Y. Yakiyama, H. Sakurai, N. Kambe
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Journal Title
Chem. - Eur. J.
Volume: 25
Pages: 14817-14825
DOI
Peer Reviewed
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