Creation of Porous Functional Materials based on Self-organization of Multinuclear Metallomacrocycles

錯体化学を基盤とした応用研究における代表例の一つ として、Metal–Organic Framework (MOF) などの多孔性 配位高分子をはじめとした多孔性結晶材料の開発と機 能化が挙げられる 。これら多孔性結晶の主な用途は、 物質貯蔵や混合物分離、重合反応、触媒などであり、最 近では包接分子の構造解析手法としても活用されはじめ ているが、これらの機能の根幹は言うまでもなく結晶細 孔内への分子の包接である。すなわち、多孔性結晶の機 能設計や性能向上を図るためには、結晶細孔内での分子 包接・配列を精密に設計・制御することが極めて重要で ある。 そのためのアプローチの一つとして、分子認識能を有 するホスト化合物を構成要素として多孔性結晶を作成す ることができれば、細孔内での分子包接・配列をあらか じめプログラムすることが可能となり、その設計性およ び包接効率を格段に向上させることができる 。すな わち、環状ないしはケージ状ホスト化合物を構成要素と した多孔性結晶を合成できれば、それらの構成要素が本 来持つ高い分子認識能を結晶細孔内にそのまま組み込む ことが可能となる(Fig. 1)。例えば配位高分子では、柱 となる有機配位子にクラウンエーテル やピラーアレ ーン などの環状ホスト化合物を組み込んだ多孔性結 晶が合成されている。また、環状ホスト化合物自身を配 位高分子の柱そのものとして活用することもでき、その 代表例の一つは Stoddartらによって開発された CD-MOF であり、これはシクロデキストリン(CD)とアルカリ 金属イオンからなる多孔性配位高分子である。興味深い ことに、ある種の CD-MOFは食用原料のみから合成す ることも可能であり、Edible MOFとしても知られてい In this account, a new method for the creation of porous functional materials based on the self-organization of metallomacrocycles is described. For instance, the authors have developed a new series of porous molecular crystals, metal– macrocycle frameworks (MMFs), through crystallization of Pd3-macrocycles. It was also found that MMFs with multiple binding pockets on the pore surface served as excellent host frameworks for precise molecular arrangement, chiral recognition, sizespecific catalytic reaction, and in situ observation of a molecular adsorption process. In addition, the one-dimensional assembly of metallomacrocycles is also described as another approach for the construction of metal-modified pores and various metal arrays. This method is therefore one of the promising ways to develop unique porous materials such as highly efficient and selective catalysts based on the precise arrangement of guest compounds and metal ions in the pores.