Endohedral clusterization of ten water molecules into a "molecular ice" within the hydrophobic pocket of a self-assembled cage

自己集合分子ケージ内の疎水性ポケットにおける水分子の「氷分子」状クラスター

吉沢 道人*; 楠川 隆博*; 河野 正規*; 大原 高志   ; 田中 伊知朗*; 栗原 和男; 新村 信雄*; 藤田 誠*

Yoshizawa, Michito*; Kusukawa, Takahiro*; Kawano, Masaki*; Ohara, Takashi; Tanaka, Ichiro*; Kurihara, Kazuo; Niimura, Nobuo*; Fujita, Makoto*

水分子の注目すべき特徴として、疎水環境下で水分子同士が水素結合ネットワークを形成して自身の極性を中和するという点が挙げられる。本研究では、配位結合を用いて設計した分子カプセル中の疎水環境下で水分子10個から成るアダマンタン型クラスターを得ることに成功した。このクラスターはIce-Icの最小単位と類似していることから、「氷分子」ということができる。この氷分子のX線及び中性子回折実験から、この氷分子と周囲の疎水部の間に働いているのは当初予想されてたHOH...pi相互作用ではなく、HO:...pi相互作用であり、これによって氷分子が疎水環境下で安定化することが明らかとなった。

An adamantanoid (HO)10 cluster is formed within the hydrophobic cavity of a self-assembled coordination cage. This cluster is termed "molecular ice" because it is the smallest unit of naturally occurring Ic-type ice. X-ray structural analysis, coupled with neutron diffraction study, reveals that the molecular ice is formed not by a simple space-filling effect but by efficient molecular recognition within the cage via HO:...pi interaction.