N-複素環カルベン系Au(I)配位界面活性剤の合成：Auナノ粒子形成に基づくアルキン水和への応用

Synthesis of an N-Heterocyclic Carbene-based Au(I) Coordinate Surfactant: Application for Alkyne Hydration Based on Au Nanoparticle Formation.

• Toshiaki Taira
• Takaya Yanagimoto
• Thierry Fouquet
• Kenichi Sakai
• Hideki Sakai
• Tomohiro Imura

抄録

本研究では、親水性部位と疎水性部位の連結部にAu(I)が結合したNHC骨格を有するN-ヘテロ環カルベン(NHC)ベースの金属配位界面活性剤(MCS)、NHC-Au-MCSを合成した。NHC-Au-MCSの構造は、H, C NMRスペクトル測定と元素分析により確認された。マトリックス支援レーザー脱離イオン化(MALDI),レーザー脱離イオン化(LDI),エレクトロスプレーイオン化質量分析法(ESIMS)を用いて、NHC-Au-MCSの特徴的な反応性を明らかにした。この反応性は、BrからClへの交換や、2つのNHC配位子がレーザー活性化時にAu(I)中心に配位したカチオン性Au錯体の形成などである。表面張力及び動的光散乱(DLS)測定の結果、NHC-Au-MCSの臨界ミセル濃度(1.3×10 M)は、Au(I)がNHCに配位することで低下し、水中ではCMCよりも高い濃度でミセルが形成されることが明らかになった。また、NHC-Au-MCSの表面活性型Au(I)錯体が、有機溶媒を用いない水中で1-ドデシンから2-ドデカノンへの水和反応を触媒することを確認した。NHC-Au-MCSの反応性に関する詳細なメカニズムを調べた結果、NHC-Au-MCSが部分的にAuナノ粒子(AuNP)に変換され、アルキンの水和を促進することを明らかにした。これらのメカニズム研究は、UV-vis測定,透過型電子顕微鏡(TEM)及びLDI-MSによって支持された。

In this study, an N-heterocyclic carbene (NHC)-based metal coordinate surfactant (MCS), NHC-Au-MCS, in which the NHC framework afforded the bonding of the Au(I) at the linkage of the hydrophilic and hydrophobic moieties, was synthesized. The structure of NHC-Au-MCS was confirmed by H and C NMR spectroscopic measurements together with elemental analysis. Matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI), laser desorption/ionization (LDI), and electrospray ionization mass spectrometry (ESIMS) indicated the distinct reactivity of NHC-Au-MCS, such as the exchange of Br to Cl and the formation of a cationic Au complex, where the two NHC ligands were coordinated to an Au(I) center upon laser activation. The surface tension and dynamic light scattering (DLS) measurements revealed that the coordination of Au(I) to NHC reduced the critical micelle concentration (CMC) of NHC-Au-MCS (1.3×10 M), which resulted in the formation of micelles at concentrations higher than the CMC in water. We also confirmed that the surface-active Au(I) complex of NHC-Au-MCS catalyzed the hydration of 1-dodecyne to 2-dodecanone in water in the absence of an organic solvent. On the basis of the detailed mechanistic investigations regarding the reactivity of NHC-Au-MCS, we revealed that NHC-Au-MCS partially translated into Au nanoparticles (AuNPs), which facilitated alkyne hydration. These mechanistic studies were supported by UV-vis measurements, transmission electron microscopy (TEM), and LDI-MS.