多段階マルチ修飾できる芳香環チューブ~溶解/蛍光性と分子捕捉/放出の自在制御~

2025-09-04 東京科学大学

東京科学大学の研究チームは、塩化白金と有機分子の自己集合により、直径約1ナノメートルの空間をもつ芳香環チューブを作製し、その後に最大8か所で多段階修飾できる新手法を開発しました。まず白金上のクロロ基をアルキニル基に置換し、チューブに水溶性や発光性を付与。さらにこのチューブはフラーレンC60を完全に捕捉でき、酸化剤処理による二段階目の修飾で捕捉分子を即座に放出可能でした。この操作は還元で元の状態に戻せるため、可逆的な捕捉・放出が可能です。加えて、チューブ内部で捕捉したフラーレンに官能基を導入し、その後放出することにも成功しました。本成果は自己集合型構造体に対する世界初の多段階マルチ修飾例であり、高精度分子センサーや選択的分子輸送などへの応用が期待されます。研究成果は「Angewandte Chemie International Edition」にVIP論文として掲載されました。

多段階マルチ修飾できる芳香環チューブ~溶解/蛍光性と分子捕捉/放出の自在制御~

図1. a)これまでの芳香環リング・チューブ,b)配位結合で作製した芳香環チューブ:これまで(上)と本研究(下)の分子設計。

<関連情報>

二重多機能化能力を有する多芳香族金属チューブ A Polyaromatic Metallotube With a Dual Multi-Functionalization Ability

Koki Tagai, Dr. Yuya Tanaka, Prof. Dr. Michio Yamada, Prof. Dr. Michito Yoshizawa
Angewandte Chemie International Edition  Published: 17 June 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/anie.202510929

Graphical Abstract

A new polyaromatic metallotube, formed from PtCl2 and bispyridine ligands, undergoes dual multi-functionalization via substitution on the metal hinges. The first multi-functionalized Pt(II)-tube exhibits high water solubility as well as binds one molecule of fullerene C60, which is subsequently released through the second multi-functionalization, in a quantitative fashion.

Description unavailable

Abstract

Post-functionalization is an advanced, key synthetic method in supramolecular systems, whereas the previous method relies heavily on the substitution on the organic frameworks. Here we report a polyaromatic metallotube capable of dually multi-functionalizing the metal sites in an efficient post-assembly fashion. The Pt(II)-linked tube with tetrachloro groups is prepared from two PtCl2 hinges and two bent bispyridine ligands in high yield. The new metallotube efficiently converts to tetra-substituted tubes by the first multiple functionalization, through the replacement of the chloro groups with various alkynyl groups. The tubular structures before/after the functionalization are unequivocally confirmed by X-ray crystallographic analysis. A resultant tetraammonium-attached Pt(II)-tube exhibits high water solubility and uptake abilities toward spherical and rod-like compounds. The metallotube strongly binds one molecule of fullerene C60 in the polyaromatic cavity yet releases it through the second multi-functionalization by tetrabromination of the metal hinges in a quantitative and reversible manner. Even after Bingel reaction within the tube, sterically demanding bis-substituted fullerenes (>∼80% selectivity) are readily released by the second functionalization. The present method, i.e., the use of simple PtCl2 hinges, will be applicable to wide-ranging metallo-supramolecules to enhance their structural and functional versatilities via post-multi-functionalizations.

0502有機化学製品
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