多欠損型ポリオキソメタレートを基盤とした多核金属活性点の構築と触媒特性の制御

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本研究では、原子レベルで設計した多欠損型ポリオキソメタレート(POM)の欠損部位へ金属イオンを導入することにより金属多核構造を構築し、特異な触媒特性や磁気特性を有する分子を設計・合成することを目的としている。異種金属多核構造の磁気特性と構造の関係性を解明することは、分子磁性体の合理的な設計をするうえで必要不可欠である。しかし、異種金属多核構造の系統的な合成は困難であるため、簡便で効率的な合成手法の開発が強く望まれている。有機溶媒に可溶な三欠損型POM TBA4H6[SiW9O34] (SiW9)への逐次的な金属導入により、異種金属多核構造を有するPOMの選択的な合成に成功した。反磁性金属を{CrMn4}に導入することにより、{CrMn4}多核構造を保持しながら金属間距離や角度が異なる構造{CrMn4}Ag2、{CrMn4}Lu2、{CrMn4}Lu2Ag2をそれぞれ合成することに成功し、Cr-O-Mnの結合角とCr-Mn間の交換相互作用に比例関係が存在することを明らかにした。また、プラットフォームを用いて異種金属多核構造の合成自動化を行うことにも成功した。さらに、SiW9の欠損部位は一級アルコールと容易に反応しアルコキサイドを形成することを見出した。多価アルコールと反応させることにより新規な有機―無機ハイブリッド構造を構築することも可能であった。ヘテロ原子をSiからGeとした新規三欠損型POMを合成することにも成功し、両者の欠損部位構造の違いを活かし、六配位Fe3+の単分子磁石特性を制御することにも成功した。