Self-Assembly of a Luminescent Gold Rectangle
A R T I C L E S
ing metallacyclophanes into luminescent and electrochemical
sensors, molecular sieves, and catalysts has been made in recent
years.15-18 Aside from the practical aspects, study of the
thermodynamics and kinetics of the self-assembly of metalla-
cyclophanes would provide important insights into the evolution
and emergence of complex structures.14,19
[M4(en)4(µ-bipy)4](NO3)8 (M ) PdII, PtII, en ) 1,2-diaminoeth-
ane, bipy ) 4,4′-bipyridine), which bind to neutral and anionic
aromatic molecules.8b,c Later studies showed that binuclear PdII-
macrocycles which contain flexible and electron-deficient linkers
could exhibit shape selectivity and higher affinity for electron-
rich aromatics.21 The substrate-binding properties of metalla-
The substrate-binding ability of metallacycles was first
demonstrated in the complexation between 1,4-diazabicyclo-
[2,2,2]octane and a cofacial dicopper(II) macrocycle.20 Fujita
et al. first showed the self-assembly of the molecular squares
(11) (a) Stang, P. J.; Persky, N.; Manna, J. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 4777.
(b) Lai, S. W.; Cheung, K. K.; Chan, M. C.; Che, C. M. Angew. Chem.,
Int. Ed. 1998, 37, 182. (c) Mamula, O.; von Zelewsky, A.; Bernardinelli,
G. Angew. Chem., Int. Ed. 1998, 37, 289. (d) Matsumoto, N.; Motoda, Y.;
Matsuo, T.; Nakashima, T.; Re, N.; Dahan, F.; Tuchagues, J.-P. Inorg.
Chem. 1999, 38, 1165. (e) Mingos, D. M. P.; Yau, J.; Menzer, S.; Williams,
D. J. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1995, 34, 1894. (f) Jiang, H.; Lin, W.
J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8084. (g) Cho, Y. L.; Uh, H.; Chang, S.-Y.;
Chang, H.-Y.; Choi, M.-G.; Shin, I.; Jeong, K.-S. J. Am. Chem. Soc. 2001,
123, 1258.
(12) (a) Fujita, M.; Ibukuro, F.; Hagihara, H.; Ogura, K. J. Nature 1994, 367,
720. (b) Liu, X.; Stern, C. L.; Mirkin, C. A. Organometallics 2002, 21,
1017. (c) Eisenberg, A. H.; Ovchinnikov, M. V.; Mirkin, C. A. J. Am.
Chem. Soc. 2003, 125, 2836. (d) Holliday, B. J.; Ulmann, P. A.; Mirkin,
C. A.; Stern, C. L.; Zakharov, L. N.; Rheingold, A. L. Organometallics
2004, 23, 1671. (e) Yip, J. H. K.; Prabhavathy, J. Angew. Chem., Int. Ed.
2001, 40, 2159. (f) Su, C.-Y.; Cai, Y.-P.; Chen, C.-L.; Smith, M. D.; Kaim,
W.; zur Loye, H.-C. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8595. (g) Jiang, H.;
Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7426.
(7) (a) Fujita, M. J. Synth. Org. Chem. Jpn. 1996, 54, 953. (b) Fujita, M.;
Sasaki, O.; Mitsuhashi, T.; Fujita, T.; Yazaki, J.; Yamaguchi, K.; Ohura,
K. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1996, 1535. (c) Sun, S.-S.; Lees, A. J.
Organometallics 2002, 21, 39. (d) Sun, S.-S.; Lees, A. J. J. Am. Chem.
Soc. 2000, 122, 8956. (e) Kryschenko, Y. K.; Seidel, S. R.; Arif, A. M.;
Stang, P. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5193. (f) Schweiger, M.; Seidel,
S. R.; Arif, A. M.; Stang, P. J. Inorg. Chem. 2002, 41, 2556. (g) Hall, J.;
Loeb, S. J.; Shimuzu, G. H. K.; Yap, G. P. A. Angew. Chem., Int. Ed.
1998, 37, 121. (h) Lee, S. B.; Hwang, S. G.; Chung, D. S.; Yun, H.; Hong,
J.-I. Tetrahedron Lett. 1998, 39, 873. (i) Schnebeck, R.-D.; Randaccio, L.;
Zangrando, E.; Lippert, B. Angew. Chem., Int. Ed. 1998, 37, 119. (j) Lai,
S.-W.; Chan, M. C.-W.; Peng, S.-M.; Che, C.-M. Angew. Chem., Int. Ed.
1999, 38, 669. (k) Baker, A. T.; Crass, J. K.; Maniska, M.; Craig, D. C.
Inorg. Chim. Acta 1995, 230, 225. (l) Cotton, F. A.; Daniels, L. M.; Lin,
C.; Murillo, C. A. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 4538. (m) Lee, S. J.; Hu,
A.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 12948. (n) Qin, Z.; Jennings, M.
C.; Puddephatt, R. J. Inorg. Chem. 2002, 41, 3967. (o) Jennings, M. C.;
Puddephatt, R. J. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 2001, 2676.
(8) (a) Stricklen, P. M.; Volcko, E. J.; Verkade, J. G. J. Am. Chem. Soc. 1983,
105, 2494. (b) Fujita, M.; Yazaki, J.; Ogura, K. J. Am. Chem. Soc. 1990,
112, 5645. (c) Fujita, M.; Yazaki, J.; Ogura, K. Tetrahedron Lett. 1991,
32, 5589. (d) Stang, P. J.; Cao, D. H. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 4981.
(e) Stang, P. J.; Cao, D. H.; Saito, S.; Arif, A. M. J. Am. Chem. Soc. 1995,
117, 6273. (f) Stang, P. J.; Olenyuk, B. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1996,
35, 732. (g) Olenyuk, B.; Whiteford, J. A.; Stang, P. J. J. Am. Chem. Soc.
1996, 118, 8221. (h) Stang, P. J.; Olenyuk, B. Angew. Chem., Int. Ed. Engl.
1996, 35, 732. (i) Mu¨ller, C.; Whiteford, J. A.; Stang, P. J. J. Am. Chem.
Soc. 1998, 120, 9827. (j) Stang, P. J.; Cao, D. H.; Chen, K.; Gray, G. M.;
Muddiman, D. C.; Smith, R. D. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5163. (k)
Manna, J.; Kuehl, C. J.; Whiteford, J. A.; Stang, P. J.; Muddiman, D. C.;
Hofstadler, S. A.; Smith, R. D. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11611. (l)
Rauter, H.; Hillgeris, E. C.; Lippert, B. J. Chem. Soc., Chem. Commun.
1992, 1385. (m) Rauter, H.; Hillgeris, E. C.; Erxleben, A.; Lippert, B. J.
Am. Chem. Soc. 1994, 116, 616. (n) Slone, R. V.; Hupp, J. T.; Stern, C.
L.; Albrecht-Schmitt, T. E. Inorg. Chem. 1996, 35, 4096. (o) Slone, R. V.;
Hupp, J. T. Inorg. Chem. 1997, 36, 5422. (p) Slone, R. V.; Yoon, D. I.;
Calhoun, R. M.; Hupp, J. T. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 11813. (q) Sun,
S.-S.; Stern, C. L.; Nguyen, S. T.; Hupp, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2004,
126, 6314. (r) You, C.-C.; Wu¨rthner, F. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125,
9716. (s) Sautter, A.; Schmid, D. G.; Jung, G.; Wu¨rthner, F. J. Am. Chem.
Soc. 2001, 123, 5424. (t) Drain, C. M.; Lehn, J.-M. J. Chem. Soc., Chem.
Commun. 1994, 2313. (u) Chi, X.; Guerin, A. J.; Haycock, R. A.; Hunter,
C. A.; Sarson, L. D. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1995, 2567. (v) Lee,
S. J.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4554. (w) Cotton, F. A.; Lin,
C.; Murillo, C. A. Inorg. Chem 2001, 40, 478. (x) Manimaran, B.;
Thanasekaran, P.; Rajendran, T.; Liao, R.-T.; Liu, Y.-H.; Lee, G.-H.; Peng,
S.-M.; Rajagopal, S.; Lu, K.-L. Inorg. Chem. 2003, 42, 4795. (y) Jeong,
K.-S.; Cho, Y. L.; Chang, S.-Y.; Park, T.-Y.; Song, J. U. J. Org. Chem.
1999, 64, 9459.
(9) (a) Fujita, M.; Ibukuro, F.; Yamaguchi, K.; Ogura, K. J. Am. Chem. Soc.
1995, 117, 4175. (b) Fujita, M.; Aoyagi, M.; Ibukuro, F.; Ogura, K.;
Yamaguchi, K. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 611. (c) Yan, H.; Suss-Fink,
G.; Neels, A.; Stoeckli-Evans, H. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1997, 4345.
(d) Benkstein, K. D.; Hupp, J. T.; Stern, C. L. Inorg. Chem. 1998, 37,
5404. (e) Benkstein, K. D.; Hupp, J. T.; Stern, C. L. J. Am. Chem. Soc.
1998, 120, 12982. (f) Benkstein, K. D.; Hupp, J. T.; Stern, C. L. Angew.
Chem., Int. Ed. 2000, 39, 2891. (g) Kuehl, C. J.; Huang, S. D.; Stang, P.
J. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9634. (h) Kuehl, C. J.; Mayne, C. L.;
Arif, A. M.; Stang, P. J. Org. Lett. 2000, 2, 3727. (i) Woessner, S. M.;
Helms, J. B.; Shen, Y.; Sullivan, B. P. Inorg. Chem. 1998, 37, 5406. (j)
Sommer, R. D.; Rheingold, A. L.; Goshe, A. J.; Bosnich, B. J. Am. Chem.
Soc. 2001, 123, 3940. (k) Constable, E. C.; Schofield, E. J. Chem. Soc.,
Chem. Commun. 1998, 403. (l) Rajendran, T.; Manimaran, B.; Lee, F.-Y.;
Lee, G.-H.; Peng, S.-M.; Wang, C. M.; Lu, K.-L. Inorg. Chem. 2000, 39,
2016. (m) Manimaran, B.; Thanasekaran, P.; Rajendran, T.; Lin, R.-J.;
Chang, I.-J.; Lee, G.-H.; Peng, S.-M.; Rajagopal, S.; Lu, K.-L. Inorg. Chem.
2002, 41, 5323. (n) Rajendran, T.; Manimaran, B.; Liao, R.-T.; Lin, R.-J.;
Thanasekaran, P.; Lee, G.-H.; Peng, S.-M.; Liu, Y.-H.; Chang, I.-J.;
Rajagopal, S.; Lu, K.-L. Inorg. Chem. 2003, 42, 6388. (o) Bera, J. K.;
Campos-Fernandez, C. S.; Rodolphe, C.; Dunbar, K. R. J. Chem. Soc.,
Chem. Commun. 2002, 2536. (p) Suzuki, H.; Tajima, N.; Tatsumi, K.;
Yamamoto, Y. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 2000, 1801.
(13) (a) Fujita, M.; Oguro, D.; Miyazawa, M.; Oka, H.; Yamaguchi, K.; Ogura,
K. Nature 1995, 378, 469. (b) Olenyuk, B.; Whiteford, J. A.; Fechtenkotter,
A.; Stang, P. J. Nature 1999, 398, 796. (c) Takeda, N.; Umemoto, K.;
Yamaguchi, K.; Fujita, M. Nature 1999, 398, 794. (d) Xu, J.; Stack, T. D.
P.; Raymond, K. N. Inorg. Chem. 1992, 31, 4903. (e) Beissel, T.; Powers,
R. E.; Raymond, K. N. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1996, 35, 1084. (f)
Saalfrank, R. W.; Bernt, I.; Uller, E.; Hampel, F. Angew. Chem., Int. Ed.
2000, 39, 1239. (g) Jacopozzi, P.; Dalcanale, E. Angew. Chem., Int. Ed.
Engl. 1997, 36, 613. (h) Fochi, F.; Jacopozzi, P.; Wegelius, E.; Rissanen,
K.; Cozzini, P.; Marastoni, E.; Fisicaro, E.; Manini, P.; Fokkens, R.;
Dalcanale, E. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7539. (i) Stulz, E.; Scott, S.
M.; Bond, A. D.; Teat, S. J.; Sanders, J. K. M. Chem.-Eur. J. 2003, 24,
6039. (j) Radhakrishnan, U.; Schweiger, M.; Stang, P. J. Org. Lett. 2001,
3, 3141. (k) Fiedler, D.; Pagliero, D.; Brumaghim, J. L.; Bergman, R. G.;
Raymond, K. N. Inorg. Chem. 2004, 43, 846. (l) Mukherjee, P. S.; Das,
N.; Stang, P. J. J. Org. Chem. 2004, 69, 3526. (m) Hiraoka, S.; Fujita, M.
J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10239. (n) Fujita, M.; Yu, S. Y.; Kusukawa,
T.; Funaki, H.; Ogura, K.; Yamaguchi, K. Angew. Chem., Int. Ed. 1998,
37, 2082. (o) Contakes, S. M.; Kuhlman, M. L.; Ramesh, M.; Wilson, S.
R.; Rauchfuss, T. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 4889. (p)
Perkins, D. F.; Lindoy, L. F.; Meehan, G. V.; Turner, P. J. Chem. Soc.,
Chem. Commun. 2004, 152.
(14) Davis, A. V.; Yeh, R. M.; Raymond, K. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
2002, 99, 4793.
(15) (a) Sanders, J. K. M. Chem.-Eur. J. 1998, 4, 1378. (b) Brisig, B.; Sanders,
J. K. M.; Otto, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 1270. (c) Merlau, M.
L.; Mejia, M. D. P.; Nguyen, S. T.; Hupp, J. T. Angew. Chem., Int. Ed.
2001, 40, 4239. (d) Morris, G. A.; Nguyen, S. T.; Hupp, J. T. J. Mol. Catal.
A 2001, 174, 15. (e) Gianneschi, N. C.; Bertin, P. A.; Nguyen, S. T.; Mirkin,
C. A.; Zakharov, L. N.; Rheingold, A. L. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125,
10508.
(16) (a) Tzeng, B. C.; Lo, W. C.; Che, C. M.; Peng, S. M. J. Chem. Soc., Chem.
Commun. 1996, 181. (b) Sun, S.-S.; Anspach, J. A.; Lees, A. J.; Zavalij,
P. Y. Organometallics 2002, 21, 685. (c) Fan, J.; Whiteford, J. A.; Olenyuk,
B.; Levin, M. D.; Stang, P. J.; Fleischer, E. B. J. Am. Chem. Soc. 1999,
121, 2741. (d) Holliday, B. J.; Farrell, J. R.; Mirkin, C. A.; Lam, K.-C.;
Rheingold, A. L. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 6316. (e) Slone, R. S.;
Benkstein, K. D.; Be´langer, S.; Hupp, J. T.; Guzei, I. A.; Rheingold, A. L.
Coord. Chem. ReV. 1998, 171, 221. (f) Wu¨rthner, F.; Sautter, A. Org.
Biomol. Chem. 2003, 1, 240.
(17) (a) Stang, P. J.; Cao, D. H.; Chen, K.; Gray, G. M.; Muddiman, D. C.;
Smith, R. D. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5163. (b) Cotton, F. A.; Daniels,
L. M.; Lin, C.; Murillo, C. A. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 4538. (c)
Wu¨rthner, F.; Sautter, A. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 2000, 445. (d)
Wu¨rthner, F.; Sautter, A.; Schmid, D.; Weber, A. Chem.-Eur. J. 2001, 7,
894. (e) Sun, S.-S.; Lees, A. J. Inorg. Chem. 2001, 40, 3154. (f) Sun, S.-
S.; Anspach, J. A.; Lees, A. J. Inorg. Chem. 2002, 41, 1862. (g) Splan, K.
E.; Keefew, M. H.; Massari, A. M.; Walters, K. A.; Hupp, J. T. Inorg.
Chem. 2002, 41, 619.
(18) (a) Dinolfo, P. H.; Hupp, J. T. Chem. Mater. 2001, 13, 3113. (b) Nguyen,
S. B. T.; Gin, D. L.; Hupp, J. T.; Zhang, X. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
2001, 98, 11849. (c) Sun. S.-S.; Lees, A. J. Coord. Chem. ReV. 2002, 230,
170. (d) Sun, S.-S.; Anspach, J. A.; Lees, A. J.; Zavalij, P. Y. Organome-
tallics 2002, 21, 685. (e) Resendiz, M. J. E.; Noveron, J. C.; Disteldorf,
H.; Fischer, S.; Stang, P. J. Org. Lett. 2004, 6, 651. (f) Lee, S. J.; Lin, W.
J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4554. (g) Hua, J.; Lin, W. Org. Lett. 2004,
6, 861. (h) Keefe, M. H.; Slone, R. V.; Hupp, J. T.; Czaplewski, K. F.;
Snurr, R. Q.; Stern, C. L. Langmuir 2000, 16, 3964.
(19) (a) Hasenknopf, B.; Lehn, J.-M.; Boumediene, N.; Dupont-Gervais, A.;
Van Dorsselaer, A.; Kneisel, B.; Fenske, D. Angew. Chem., Int. Ed. 1998,
37, 3265. (b) Levin, M. J.; Stang, P. J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7428.
(c) Kersting, B.; Meyer, M.; Powers, R. E.; Raymond, K. N. J. Am. Chem.
Soc. 1996, 118, 7221.
(10) (a) Hasenknopf, B.; Lehn, J.-M.; Baum, G.; Kneisel, B. O.; Fenske, D.
Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1996, 35, 1838. (b) Campos-Fernandez, C.
S.; Clerac, R.; Koomen, J. M.; Russell, D. H.; Dunbar, K. R. J. Am. Chem.
Soc. 2001, 123, 773.
(20) Maverick, A. W.; Klavetter, F. E. Inorg. Chem. 1984, 23, 4129.
9
J. AM. CHEM. SOC. VOL. 126, NO. 48, 2004 15853