Enantiomerenreine [M6L12]- oder [M12L24]-Polyeder aus flexiblen Bis(pyridin)-Liganden†
Dr. Christoph Gütz
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorDipl.-Chem. Rainer Hovorka
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorM. Sc. Christoph Klein
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorM. Sc. Qian-Qian Jiang
Institut für Organische Chemie, Universität Duisburg-Essen, Universitätsstraße 7, 45117 Essen (Deutschland)
Search for more papers by this authorM. Sc. Christoph Bannwarth
Mulliken Center for Theoretical Chemistry, Universität Bonn, Beringstraße 4, 53115 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorDr. Marianne Engeser
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorProf. Dr. Carsten Schmuck
Institut für Organische Chemie, Universität Duisburg-Essen, Universitätsstraße 7, 45117 Essen (Deutschland)
Search for more papers by this authorDr. Wilfried Assenmacher
Institut für Anorganische Chemie, Universität Bonn, Römerstraße 164, 53117 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorProf. Dr. Werner Mader
Institut für Anorganische Chemie, Universität Bonn, Römerstraße 164, 53117 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorM. Sc. Filip Topić
Department of Chemistry, Nanoscience Center, University of Jyväskylä (Finnland)
Search for more papers by this authorProf. Dr. Kari Rissanen
Department of Chemistry, Nanoscience Center, University of Jyväskylä (Finnland)
Search for more papers by this authorProf. Dr. Stefan Grimme
Mulliken Center for Theoretical Chemistry, Universität Bonn, Beringstraße 4, 53115 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorCorresponding Author
Prof. Dr. Arne Lützen
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)Search for more papers by this authorDr. Christoph Gütz
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorDipl.-Chem. Rainer Hovorka
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorM. Sc. Christoph Klein
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorM. Sc. Qian-Qian Jiang
Institut für Organische Chemie, Universität Duisburg-Essen, Universitätsstraße 7, 45117 Essen (Deutschland)
Search for more papers by this authorM. Sc. Christoph Bannwarth
Mulliken Center for Theoretical Chemistry, Universität Bonn, Beringstraße 4, 53115 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorDr. Marianne Engeser
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorProf. Dr. Carsten Schmuck
Institut für Organische Chemie, Universität Duisburg-Essen, Universitätsstraße 7, 45117 Essen (Deutschland)
Search for more papers by this authorDr. Wilfried Assenmacher
Institut für Anorganische Chemie, Universität Bonn, Römerstraße 164, 53117 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorProf. Dr. Werner Mader
Institut für Anorganische Chemie, Universität Bonn, Römerstraße 164, 53117 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorM. Sc. Filip Topić
Department of Chemistry, Nanoscience Center, University of Jyväskylä (Finnland)
Search for more papers by this authorProf. Dr. Kari Rissanen
Department of Chemistry, Nanoscience Center, University of Jyväskylä (Finnland)
Search for more papers by this authorProf. Dr. Stefan Grimme
Mulliken Center for Theoretical Chemistry, Universität Bonn, Beringstraße 4, 53115 Bonn (Deutschland)
Search for more papers by this authorCorresponding Author
Prof. Dr. Arne Lützen
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)
Kekulé-Institut für Organische Chemie und Biochemie, Universität Bonn, Gerhard-Domagk-Straße 1, 53121 Bonn (Deutschland)Search for more papers by this authorDiese Arbeit wurde von der DFG (SFB 624 und 813) und der Finnischen Akademie (K.R.; 265328 und 263256) unterstützt.
Abstract
Die koordinationsgetriebene Selbstorganisation ist eine der leistungsfähigsten Strategien zum Aufbau nanometergroßer diskreter (supra-)molekularer Aggregate. Hier berichten wir über die Verwendung von zwei konstitutionsisomeren Bis(pyridin)-Liganden auf der Basis von BINOL zu diesem Zweck. Je nach Substitutionsmuster des BINOL-Gerüsts bilden sich bei der Koordination an PdII-Ionen enantiomerenreine, endo- oder exo-funktionalisierte sechs- oder zwölfkernige metallosupramolekulare Polyeder mit einem chiralen Gerüst. Die Aggregate wurden mittels NMR, MS, DLS, TEM und EELS sowie ECD charakterisiert. Die außergewöhnlich hohen molaren Circulardichroismen der Komplexe konnten durch den Vergleich experimenteller ECD-Daten mit simulierten Daten (vereinfachte Tamm-Dancoff-Näherung zur zeitabhängigen DFT) nachvollzogen werden. Hervorzuheben ist ferner, dass die Selbstorganisationsprozesse vollständig selektiv im Sinne einer “narzisstischen” Selbsterkennung ablaufen, obwohl die Liganden ein hohes Maß an Rotationsfreiheit um die zentrale Aryl-Aryl-Bindung aufweisen.
Supporting Information
As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors.
| Filename | Description |
|---|---|
| ange_201308651_sm_miscellaneous_information.pdf3 MB | miscellaneous_information |
Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.
References
- 1Übersichten über metallosupramolekulare Aggregate:
- 1aS. Leininger, B. Olenyuk, P. J. Stang, Chem. Rev. 2000, 100, 853–908;
- 1bB. J. Holliday, C. A. Mirkin, Angew. Chem. 2001, 113, 2076–2097;
10.1002/1521-3757(20010601)113:11<2076::AID-ANGE2076>3.0.CO;2-S Google ScholarAngew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 2022–2043;10.1002/1521-3773(20010601)40:11<2022::AID-ANIE2022>3.0.CO;2-D CAS PubMed Web of Science® Google Scholar
- 1cM. Albrecht, Chem. Rev. 2001, 101, 3457–3498;
- 1dF. A. Cotton, C. Lin, C. A. Murillo, Acc. Chem. Res. 2001, 34, 759–771;
- 1eS.-S. Sun, A. J. Lees, Coord. Chem. Rev. 2002, 230, 170–191;
- 1fF. Würthner, C.-C. You, C. R. Saha-Möller, Chem. Soc. Rev. 2004, 33, 133–146;
- 1gH. Hofmeier, U. S. Schubert, Chem. Soc. Rev. 2004, 33, 373–399;
- 1hM. Fujita, M. Tominaga, A. Hori, B. Therrien, Acc. Chem. Res. 2005, 38, 369–378;
- 1iA. Kaiser, P. Bäuerle, Top. Curr. Chem. 2005, 249, 127–201;
- 1jC.-C. You, R. Dobrawa, C. R. Saha-Möller, F. Würthner, Top. Curr. Chem. 2005, 258, 39–82;
- 1kJ. R. Nitschke, Acc. Chem. Res. 2007, 40, 103–112;
- 1lI. G. Georgiev, L. R. MacGillivray, Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 1239–1248;
- 1mM. A. Pitt, D. W. Johnson, Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 1441–1453;
- 1nS. J. Lee, W. Lin, Acc. Chem. Res. 2008, 41, 521–537;
- 1oS. J. Dalgarno, N. P. Power, J. L. Atwood, Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 825–841;
- 1pE. C. Constable, Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 842–855;
- 1qA. Kumara, S.-S. Suna, A. J. Lees, Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 922–939;
- 1rC. R. K. Glasson, L. F. Lindoy, G. V. Meehan, Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 940–963;
- 1sG. Aromí, P. Gamez, J. Reedijk, Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 964–989;
- 1tB. H. Northrop, H.-B. Yang, P. J. Stang, Chem. Commun. 2008, 5896–5908;
- 1uB. H. Northrop, Y.-R. Zheng, K.-W. Chi, P. J. Stang, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1554–1563;
- 1vY.-F. Han, W.-G. Jia, W.-B. Yu, G.-X. Jin, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 3419–3434;
- 1wS. De, K. Mahata, M. Schmittel, Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1555–1575;
- 1xM. J. Wiester, P. A. Ulmann, C. A. Mirkin, Angew. Chem. 2011, 123, 118–142; Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 114–137.
- 2Neuere Übersichten:
- 2aM. D. Ward, Chem. Commun. 2009, 4487–4499;
- 2bM. Yoshizawa, J. K. Klosterman, M. Fujita, Angew. Chem. 2009, 121, 3470–3490; Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 3418–3438;
- 2cV. K. Jain, L. Jain, Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 2848–2903;
- 2dD. Yoshizawa, M. Fujita, Bull. Chem. Soc. Jpn. 2010, 83, 609–618;
- 2eY. Inokuma, M. Kawano, M. Fujita, Nat. Chem. 2011, 3, 349–358;
- 2fR. Chakrabarty, P. S. Mukherjee, P. J. Stang, Chem. Rev. 2011, 111, 6810–6918;
- 2gH. Amouri, C. Desmarets, J. Moussa, Chem. Rev. 2012, 112, 2015–2041;
- 2hN. B. Debata, D. Tripathy, D. K. Chand, Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 1831–1945.
- 3Neuere Beispiele für die Selbstorganisation von [M2L4]-Käfigen mit quadratisch-planaren PdII-Metallzentren:
- 3aH. S. Sahoo, D. K. Chand, Chem. Commun. 2010, 46, 7223–7225;
- 3bD. Tripathy, A. K. Pal, G. S. Hanan, D. K. Chand, Dalton Trans. 2012, 41, 11273–11275;
- 3cP. Liao, B. W. Langloss, A. M. Johnson, E. R. Knudsen, F. S. Tham, R. R. Julian, R. J. Hooley, Chem. Commun. 2010, 46, 4932–4934;
- 3dA. M. Johnson, R. J. Hooley, Inorg. Chem. 2011, 50, 4671–4673;
- 3eN. Kishi, Z. Li, K. Yoza, M. Akita, M. Yoshizawa, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11438–11441;
- 3fZ. Li, N. Kishi, K. Hasegawa, M. Akita, M. Yoshizawa, Chem. Commun. 2011, 47, 8605–8607;
- 3gZ. Li, N. Kishi, K. Yoza, M. Akita, M. Yoshizawa, Chem. Eur. J. 2012, 18, 8358–8365;
- 3hS. Ø. Scott, E. L. Gavey, S. J. Lind, K. C. Gordon, J. D. Crowley, Dalton Trans. 2011, 40, 12117–12124;
- 3iG. H. Clever, W. Kawamura, M. Shionoya, Inorg. Chem. 2011, 50, 4689–4691;
- 3jS. Freye, J. Hey, A. Torras-Galán, D. Stalke, R. Herbst-Irmer, M. John, G. H. Clever, Angew. Chem. 2012, 124, 2233–2237;
10.1002/ange.201107184 Google ScholarAngew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 2191–2194;
- 3kG. H. Clever, W. Kawamura, S. Tashirao, M. Shiro, M. Shionoya, Angew. Chem. 2012, 124, 2660–2663;
10.1002/ange.201108197 Google ScholarAngew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 2606–2609.
- 4Beispiele für die Selbstorganisation von [M3L6]- und [M4L8]-Käfigen mit quadratisch-planaren PdII-Metallzentren:
- 4aD. K. Chand, K. Biradha, M. Kawano, S. Sakamoto, K. Yamaguchi, M. Fujita, Chem. Asian J. 2006, 1, 82–90;
- 4bK. Suzuki, M. Kawano, M. Fujita, Angew. Chem. 2007, 119, 2877–2880; Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 2819–2822.
- 5Beispiel für die Selbstorganisation eines [M4L8]-Käfigs mit quadratisch-planaren PdII-Metallzentren: D. K. Chand, M. Fujita, K. Biradha, S. Sakamoto, K. Yamaguchi, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 2003, 2750–2756.
- 6Beispiel für die Selbstorganisation eines [M6L12]-Käfigs mit quadratisch-planaren PdII-Metallzentren: K. Suzuki, M. Tominaga, M. Kawano, M. Fujita, Chem. Commun. 2009, 1638–1640.
- 7Beispiele für die Selbstorganisation von [M12L24]-Käfigen mit quadratisch-planaren PdII-Metallzentren:
- 7aM. Tominaga, K. Suzuki, M. Kawano, T. Kusukawa, T. Ozeki, S. Sakamoto, K. Yamaguchi, M. Fujita, Angew. Chem. 2004, 116, 5739–5743;
10.1002/ange.200461422 Google ScholarAngew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 5621–5625;
- 7bD. Fujita, A. Takahashi, S. Sato, M. Fujita, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 13317–13319.
- 8Beispiele für die Selbstorganisation von [M24L48]-Käfigen mit quadratisch-planaren PdII-Metallzentren:
- 8aQ.-F. Su, J. Iwasa, D. Ogawa, Y. Ishido, S. Sato, T. Ozeki, Y. Sei, K. Yamaguchi, M. Fujita, Science 2010, 328, 1144–1147;
- 8bJ. Bunzen, J. Iwasa, P. Bonakdarzadeh, E. Numata, K. Rissanen, S. Sato, M. Fujita, Angew. Chem. 2012, 124, 3215–3217;
10.1002/ange.201108731 Google ScholarAngew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 3161–3163.
- 9Beispiele für endo-funktionalisierte metallosupramolekulare Polyeder:
- 9aS. Sota, J. Iida, K. Suzuki, M. Kawano, T. Ozeki, M. Fujita, Science 2006, 313, 1273–1276;
- 9bT. Murase, S. Sato, M. Fujita, Angew. Chem. 2007, 119, 1101–1103; Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 1083–1085;
- 9cT. Murase, S. Sato, M. Fujita, Angew. Chem. 2007, 119, 5225–5228; Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 5133–5136;
- 9dK. Suzuki, M. Kawano, S. Sato, M. Fujita, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 10652–10653;
- 9eT. Kikuchi, T. Murase, S. Sato, M. Fujita, Supramol. Chem. 2008, 20, 81–94;
- 9fK. Suzuki, J. Iida, S. Sato, M. Kawano, M. Fujita, Angew. Chem. 2008, 120, 5864–5866; Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5780–5782;
- 9gS. Sato, Y. Ishido, M. Fujita, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6064–6065;
- 9hK. Suzuki, S. Sato, M. Fujita, Nat. Chem. 2010, 2, 25–29;
- 9iK. Suzuki, K. Takao, S. Sato, M. Fujita, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2544–2545;
- 9jK. Suzuki, K. Takao, S. Sato, M. Fujita, Angew. Chem. 2011, 123, 4960–4963; Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 4858–4861.
- 10Beispiele für exo-funktionalisierte metallosupramolekulare Polyeder:
- 10aN. Kamiya, M. Tominaga, S. Sato, M. Fujita, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3816–3817;
- 10bM. Ikemi, T. Kikuchi, S. Matsumura, K. Shiba, S. Sato, M. Fujita, Chem. Sci. 2010, 1, 68–71;
- 10cT. Kikuchi, S. Sato, M. Fujita, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15930–15932;
- 10dK. Takao, K. Suzuki, T. Ichijo, S. Sato, H. Asakura, K. Teramura, K. Kato, T. Ohba, T. Morita, M. Fujita, Angew. Chem. 2012, 124, 5995–5998;
10.1002/ange.201201288 Google ScholarAngew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 5893–5896.
- 11
- 11aC. Gütz, R. Hovorka, G. Schnakenburg, A. Lützen, Chem. Eur. J. 2013, 19, 10890–10894;
- 11bH. Ishitani, M. Ueno, S. Kobayashi, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8180–8186.
- 12C. Gütz, R. Hovorka, C. Stobe, N. Struch, F. Topić, G. Schnakenburg, K. Rissanen, A. Lützen, Eur. J. Org. Chem. 2014, DOI: .
- 13Man beachte, dass die würfelstumpfförmige Gestalt des [Pd6(1)12]-Aggregats erheblich von der Form einer idealen Kugel abweicht. Aus diesem Grund haben wir den Abstand von zwei gegenüberliegenden Palladiumatomen einerseits und die Distanz zwischen den zwei am weitesten voneinander entfernten Wasserstoffatomen zweier gegenüberliegender Naphthylgruppen andererseits als minimalen bzw. maximalen Abstand angegeben.
- 14
- 14aS. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich, H. Krieg, J. Chem. Phys. 2010, 132, 154104; S. Grimme, S. Ehrlich, L. Goerigk, J. Comput. Chem. 2011, 32, 1456–1465;
- 14bH. Kruse, S. Grimme, J. Chem. Phys. 2012, 136, 154101;
- 14cJ. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865–3868; Erratum: J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1396;
- 14dF. Weigend, R. Ahlrichs, Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 3297–3305.
- 15R. Ahlrichs, M. Bär, M. Häser, H. Horn, C. Kölmel, Chem. Phys. Lett. 1989, 162, 165–169; TURBOMOLE V6.5 2013, Eine Entwicklung der Universität Karlsruhe und des Forschungszentrums Karlsruhe GmbH, 1989–2007, TURBOMOLE GmbH, seit 2007; erhältlich unter http://www.turbomole.com.
- 16A. Klamt, G. Schüürmann, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 1993, 799–805.
- 17Wir konnten allerdings eine Serie von Fragmenten unseres Aggregats mit niedrigerem Molekulargewicht wie z. B. {[Pd6(2)11]F6}6+, {[Pd7(2)12](BF4)7}7+, {[Pd7(2)13]F7}7+, {[Pd8(2)13] F8}8+, {[Pd9(2)17]F9}9+, or {[Pd11(2)20]F11}11+ beobachten (siehe Hintergrundinformationen).
- 18J. Braun, K. Renggli, J. Razumovitch, C. Vebert in Dynamic Light Scattering in Supramolecular Materials Chemistry in Supramolecular Chemistry. From Molecules to Nanomaterials, Vol. 2 (Hrsg.: ), Wiley, Chichester, 2012, S. 411–424.
- 19Man beachte, dass wir unsere analytische Methode am Beispiel der Charakterisierung eines von Fujitas metallosupramolekularen [M12L24]-Aggregaten (siehe Lit. [7a]) erfolgreich validieren konnten, dessen Zusammensetzung durch verschiedene Analyseverfahren eindeutig belegt werden konnte. Tatsächlich bestätigen unsere DOSY-, ESI-MS- und DLS-Daten diese Resultate in hervorragender Weise (siehe Hintergrundinformationen).
- 20Man beachte, dass die unbekannte Menge von Lösungsmittelmolekülen, die die Hohlräume unserer Polyeder füllen, belastbare Elementaranalysen unmöglich macht.
- 21P. Lei, M. Hedlund, R. Lomoth, H. Rensmo, O. Johansson, L. Hammarström, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 26–27.
- 22Wir haben auch die Stereoselektivität der Selbstorganisationsprozesse untersucht, indem wir unsere Liganden in racemischer Form eingesetzt haben. Dabei stellte sich allerdings heraus, dass diese Prozesse nicht diastereoselektiv im Sinne einer Selbstsortierung ablaufen, auch wenn die grundsätzliche stöchiometrische Zusammensetzung erhalten bleibt.
- 23
- 23aK. Osowska, O. Š. Miljanić, Synlett 2011, 1643–1648;
- 23bM. M. Safont-Sempere, G. Fernández, F. Würthner, Chem. Rev. 2011, 111, 5784–5814;
- 23cM. Lal Saha, M. Schmittel, Org. Biomol. Chem. 2012, 10, 4651–4684.
- 24S. Grimme, J. Chem. Phys. 2013, 138, 244104.
Citing Literature
This is the
German version
of Angewandte Chemie.
Note for articles published since 1962:
Do not cite this version alone.
Take me to the International Edition version with citable page numbers, DOI, and citation export.
We apologize for the inconvenience.
