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外部刺激応答型らせん反転・らせん不斉誘起を利用したキラルシグナル増幅高分子の開発

Research Project

Project/Area Number 14J05141
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

西川 剛  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywordsらせん高分子 / らせん反転 / 溶媒効果 / 円偏光蛍光 / 不斉触媒 / ポリ(キノキサリン-2,3-ジイル) / 高分子触媒 / アルカン溶媒 / 芳香族溶媒 / 共重合 / モノマーユニット配列
Outline of Annual Research Achievements

近年、高分子材料への更なる機能付与の観点から、高分子主鎖のらせん不斉制御を行う研究が大きな関心を集めている。申請者の所属する研究室では主鎖にらせん構造を有するポリ(キノキサリン-2,3-ジイル) (PQX)に関する研究を行っており、特定の側鎖を有するPQXが溶媒依存性らせん反転を示すことを明らかにしている。本年度はこの知見に基づき、以下の研究に取り組んだ。
(S)-4-octyloxymethyl基とdiphenylphosphino基を有するPQXを合成し、不斉反応の配位子としての利用を検討した。Pd触媒による不斉ヒドロシリル化反応に用いたところ、反応溶媒として二種類の炭化水素を使い分けることにより、高い選択性で二種類の鏡像異性体の作り分けに成功した。また、不斉鈴木-宮浦クロスカップリング反応では、反応溶媒として二種類のエーテルを使い分けることで両方の鏡像異性体を作り分けることができた。
電子豊富なアリール基を側鎖として導入することにより、PQXの蛍光量子収率を劇的に改善することに成功した。アリール基の構造を変えることにより青色から赤色付近まで目視で認識可能な様々な発光色を示すPQXが得られた。これらのPQXは主鎖のらせん不斉に基づく円偏光発光特性を示した。PQXの溶媒依存性らせん反転を利用することにより、円偏光発光のキラリティをスイッチすることに成功した。
従来のPQX合成においては、遷移金属錯体を開始剤として用いる必要があったため、より簡便なPQX合成法の開発のためにラジカル重合に着目した。Studer教授の報告したラジカル反応剤によるキノキサリン環構築反応から着想を得て、PQX合成のための新たなラジカル反応剤を設計した。Studer教授の指導の下で種々の検討を行った結果、ケイ素部位を有する目的物前駆体を合成するための効率的手法を確立することができた。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2017 2016 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] ウェストファーレン・ヴィルヘルム大学 有機化学科(ドイツ)

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      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Poly(quinoxaline-2,3-diyl) as a Multifunctional Chiral Scaffold for Circularly Polarized Luminescent Materials: Color Tuning, Energy Transfer, and Switching of the CPL Handedness2017

    • Author(s)
      Tsuyoshi Nishikawa, Yuuya Nagata, and Michinori Suginome
    • Journal Title

      ACS Macro Lett.

      Volume: 6 Issue: 4 Pages: 431-431

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.7b00131

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Solvent Effect on the Sergeants-and-Soldiers Effect Leading to Bidirectional Induction of Single-Handed Helical Sense of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s Copolymers in Aromatic Solvents2016

    • Author(s)
      Yuuya Nagata, Tsuyoshi Nishikawa, Michinori Suginome
    • Journal Title

      ACS Macro Lett.

      Volume: 5 Issue: 4 Pages: 519-522

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.6b00191

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Exerting Control over the Helical Chirality in the Main-Chain of Sergeants-and-Soldiers-Type Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s by Changing from Random to Block Copolymerization Protocols2015

    • Author(s)
      Yuuya Nagata, Tsuyoshi Nishikawa, and Michinori Suginome
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 137 Issue: 12 Pages: 4070-4073

    • DOI

      10.1021/jacs.5b01422

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Chirality-switchable Circularly Polarized Luminescence in Solution Based on the Solvent-dependent Helix Inversion of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s2014

    • Author(s)
      Yuuya Nagata, Tsuyoshi Nishikawa, and Michinori Suginome
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 50 Issue: 69 Pages: 9951-9953

    • DOI

      10.1039/c4cc03944k

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s Bearing (S)-3-Octyloxymethyl Side Chains as an Efficient Amplifier of Alkane Solvent Effect Leading to Switch of Main Chain Helical Chirality2014

    • Author(s)
      Yuuya Nagata, Tsuyoshi Nishikawa, and Michinori Suginome
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 136 Issue: 45 Pages: 15901-15904

    • DOI

      10.1021/ja509531t

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] (S)-4-オクチルオキシメチル側鎖を有するポリキノキサリンの不斉らせん誘起における鋭敏な溶媒依存性を利用したらせん高分子配位子のキラリティスイッチング2017

    • Author(s)
      長田裕也、柿原佑亮、西川剛、杉野目道紀
    • Organizer
      日本化学会第97春期年会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学 日吉キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-16
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Poly(quinoxaline-2,3-diyl) as a Modular Platform for Circularly Polarized Luminescent Materials: Color Tuning, Energy Transfer, and Switching of CPL Handedness2017

    • Author(s)
      西川剛、長田裕也、杉野目道紀
    • Organizer
      日本化学会第97春期年会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学 日吉キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-16
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] キラル側鎖構造のチューニングに基づいたポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)の不斉らせん誘起における溶媒依存性の鋭敏化2016

    • Author(s)
      長田裕也、柿原佑亮、西川剛、杉野目道紀
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学 横浜キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-14
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Switch of Main-Chain Helical Chirality of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s Based on the Molecular Shape of Alkane Solvents2016

    • Author(s)
      長田裕也、西川剛、杉野目道紀
    • Organizer
      The 12th International Symposium on Organic Reaction (ISOR-12)
    • Place of Presentation
      京都テルサ
    • Year and Date
      2016-04-22
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Bidirectional Control of Helical Chirality of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s Based on Abnormal Sergeants-and-Soldiers Effect2016

    • Author(s)
      長田裕也, 西川剛, 杉野目道紀
    • Organizer
      日本化学会第96春期年会
    • Place of Presentation
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] (S)-4-オクチルオキシメチル側鎖の導入によるポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)の不斉らせん誘起における溶媒依存性の鋭敏化2016

    • Author(s)
      長田裕也, 柿原祐亮, 西川剛, 杉野目道紀
    • Organizer
      日本化学会第96春期年会
    • Place of Presentation
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)の主鎖らせん反転:キラル側鎖構造のチューニングによる溶媒依存性の鋭敏化2016

    • Author(s)
      長田裕也、柿原佑亮、西川剛、杉野目道紀
    • Organizer
      第62回高分子研究発表会
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Alkane Solvent-Induced Helix Inversion of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s: A Relationship Between Molecular Shapes of the Solvents and the Handedness of Screw-Sense2015

    • Author(s)
      Yuuya Nagata, Tusyohi Nishikawa, Michinori Suginome
    • Organizer
      26th International Symposium on Chiral Discrimination (ISCD-26)
    • Place of Presentation
      Boston, USA
    • Year and Date
      2015-06-28
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] キラル側鎖とアキラル側鎖を有するキノキサリンコポリマーの芳香族溶媒間でのらせん反転2015

    • Author(s)
      長田裕也, 西川剛, 杉野目道紀
    • Organizer
      第64回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2015-05-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Chirality-switchable Circularly Polarized Luminescent Material Based on the Solvent-dependent Helix Inversion of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s2015

    • Author(s)
      長田裕也・西川剛・杉野目道紀
    • Organizer
      日本化学会 第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学 理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Switch of the Helical Chirality of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s by the Arrangement of Sergeant and Soldier Monomers2014

    • Author(s)
      Yuuya Nagata, Tsuyoshi Nishikawa, Michinori Suginome
    • Organizer
      26th International Symposium on Chiral Discrimination, ISCD-26 (Chirality 2014)
    • Place of Presentation
      Prague, Czech Republic
    • Year and Date
      2014-07-27 – 2014-07-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] アルカン溶媒間でのポリキノキサリンのらせん反転:溶媒の分子形状と不斉らせん誘起方向 の相関2014

    • Author(s)
      西川剛・長田裕也・杉野目道紀
    • Organizer
      第60回高分子研究発表会
    • Place of Presentation
      兵庫県民会館
    • Year and Date
      2014-07-24 – 2014-07-25
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 溶媒として用いるアルカンの分子形状に基づいたポリキノキサリンの高選択的らせん反転2014

    • Author(s)
      長田裕也・西川剛・杉野目道紀
    • Organizer
      第63回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2014-05-28 – 2014-05-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ポリキノキサリンを主骨格とするキラリティスイッチング型円偏光蛍光材料の作成方法2016

    • Inventor(s)
      杉野目道紀、長田裕也、西川剛
    • Industrial Property Rights Holder
      杉野目道紀、長田裕也、西川剛
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016-08-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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