水素結合性２次元超分子構造をテンプレートとしたキラルな結晶性金属ナノシートの構築

• Project/Area Number: 15J00237
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Organic and hybrid materials
• Research Institution: Yokohama City University (2017); University of Hyogo (2016); Ehime University (2015)
• Principal Investigator: 佐々木 俊之 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 超分子 / キラリティ / カルボン酸アンモニウム塩 / 水素結合 / 低分子ゲル化剤 / 粉末未知結晶構造解析 / 金属ナノシート / テンプレート / 有機塩 / 層状超分子 / 有機結晶 / 超分子キラリティ / 極性結晶 / 国際研究者交流 / フランス

Outline of Annual Research Achievements

2次元の超分子構造は、集積させる単分子の構造に応じてキラリティの発現や金属ナノシート作製のためのテンプレートとしての利用が期待できる。このような機能性超分子の構築と機能発現の機構解明を行った。採用最終年度の成果を以下に示す。
１．キラル結晶化の機構解明：単純な構造を持つアキラルなカルボン酸アンモニウム塩を用い、結晶化によるキラリティの発現を調査した。単結晶X線構造解析の結果について、これまでの研究で確立してきたキラリティ評価法の適用するとともに、専門家の協力のもと理論的な側面からも詳細な検討を行った。その結果、キラリティ発現の要因を見出すことに成功した。
２．超分子キラリティの固体振動円二色性（VCD）分光法による評価：VCD分光法は通常、単分子のキラル構造の評価に用いられる。この手法を超分子キラリティの評価へ適用した。本年度は、同一の構成成分から構造の全く異なる2種類のキラル超分子の構築に成功した。それらの固体VCD測定によって、超分子の次元性に応じてVCDシグナルが増強されることが分かった。
３．低分子ゲル化剤への粉末未知結晶構造解析の適用：ゲル化剤は単結晶を得ることが難しく、そのため単結晶X線結晶構造解析による構造評価が困難であった。しかし、一部のゲル化剤は多結晶粉末となり、その粉末X線回折パターンはキセロゲルのものと一致する。すなわち、ゲルのファイバー中と結晶中で超分子構造が類似している。このことを利用し、特異なゲル化能を示す低分子ゲル化剤について、粉末未知結晶構造解析による分子集合様式の評価を行った。その結果、水素結合様式やパーフルオロアルキル基のコンフォメーションが類似化合物のものと大きく異なっていることを見出した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Rouen/University of Lorraine(France)
• [Journal Article] 有機結晶研究から見えてきた化学の種 (2017)
  • Author(s): 佐々木俊之
  • Journal Title: 化学と教育 Volume: 65
  • NAID: 130006235192
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Construction and Systematical Symmetric Studies of a Series of Supramolecular Clusters with Binary or Ternary Ammonium Triphenylacetates (2016)
  • Author(s): Toshiyuki Sasaki, Yoko Ida, Tetsuharu Yuge, Atsushi Yamamoto, Ichiro Hisaki, Norimitsu Tohnai, Mikiji Miyata
  • Journal Title: Journal of Visualized Experiments Volume: 108 Issue: 108
  • DOI: 10.3791/53418
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Construction of Chiral Polar Crystals from Achiral olecules by Stacking Control of Hydrogen-bonded (2016)
  • Author(s): T. Sasaki,Y. Ida, I. Hisaki,S. Tsuzuki,N. Tohnai, G. Coquerel, H. Sato, M. Miyata
  • Journal Title: Crystal Growth & Design Volume: 16 Issue: 3 Pages: 1626-1635
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.5b01724
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Generation of Supramolecular Chirality around Twofold Rotational or Helical Axes in Crystalline Assemblies of Achiral Components (2015)
  • Author(s): Mikiji Miyata, Norimitsu Tohnai, Ichiro Hisaki, Toshiyuki Sasaki
  • Journal Title: Symmetry Volume: 7 Issue: 4 Pages: 1914-1928
  • DOI: 10.3390/sym7041914
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Construction and Functional Characterization of Chiral Two-dimensional Supramolecular Sheets Composed of Achiral Organic Salts Having Long Alkyl Chains (2018)
  • Author(s): Toshiyuki Sasaki, Hisako Sato, Mikiji Miyata, Ichiro Hisaki, Norimitsu Tohnai
  • Organizer: 日本化学会第 98 春季年会
• [Presentation] カルボン酸アンモニウム塩のキラル結晶化：2回らせんの集合様式 (2017)
  • Author(s): 佐々木俊之、上杉飛翔、宮田幹二、久木一朗、佐藤久子、藤内謙光、松尾吉晃
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学(神奈川)
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] Chirality of Supramolecular Clusters Characterized by Advanced Graph Set Analysis (2017)
  • Author(s): Toshiyuki Sasaki, Tsubasa Uesugi, Mikiji Miyata, Hisako Sato, Ichiro Hisaki, Norimitsu Tohnai, Yoshiaki Matsuo
  • Organizer: Chirality 2017; ISCD-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 水素結合性超分子クラスターのトポロジカルキラリティ―結晶学的および分光学的解析― (2017)
  • Author(s): 佐々木俊之, 佐藤久子
  • Organizer: 平成 29 年度 日本結晶学会年会および会員総会
• [Presentation] らせん間相互作用の調整によるキラル結晶化の制御 (2016)
  • Author(s): 佐々木俊之、上杉飛翔、宮田幹二、久木一朗、佐藤久子、藤内謙光、松尾吉晃
  • Organizer: 平成28年度 日本結晶学会 年会及び会員総会
  • Place of Presentation: 茨城県立県民文化センター(茨城)
  • Year and Date: 2016-11-17
• [Presentation] Chiral Crystallization by Interhelical CH/pi Interaction (2016)
  • Author(s): 佐々木俊之、上杉飛翔、宮田幹二、久木一朗、佐藤久子、藤内謙光、松尾吉晃
  • Organizer: 第25回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学(京都)
  • Year and Date: 2016-09-18
• [Presentation] 超分子的手法による多様なフッ素化表面の構築 (2016)
  • Author(s): 佐々木俊之、宮田幹二、佐藤久子、久木一朗、藤内謙光、松尾吉晃
  • Organizer: 第６回フッ素化学若手の会
  • Place of Presentation: マホロバ-マインズ三浦(神奈川)
  • Year and Date: 2016-08-29
  • Invited
• [Presentation] Solid-state VCD Spectroscopy as a Tool for Characterization of Supramolecular Chirality (2016)
  • Author(s): Toshiyuki Sasaki, Mikiji Miyata, Ichiro Hisaki, Norimitsu Tohnai, Hisako Sato
  • Organizer: Molecular Chirality Asia 2016
  • Place of Presentation: Osaka University, Osaka, Japan
  • Year and Date: 2016-04-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CHARACTERIZATION OF SUPRAMOLECULAR CHIRALITY IN ORGANIC CRYSTALS BY X-RAY CRYSTALLOGRAPHY AND SOLID-STATE VIBRATIONAL CIRCULAR DICHROISM SPECTROSCOPY (2016)
  • Author(s): Toshiyuki Sasaki, Mikiji Miyata, Ichiro Hisaki, Norimitsu Tohnai, Hisako Sato
  • Organizer: The 26th International Symposium on Photochemistry
  • Place of Presentation: Osaka City Central Public Hall, Osaka, Japan
  • Year and Date: 2016-04-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chirality Evaluation of Hydrogen-bonding Supramolecules by Single Crystal X-ray Structure Analysis and Solid-state Vibrational Circular Dichroism Spectra (2016)
  • Author(s): Toshiyuki Sasaki, Mikiji Miyata, Ichiro Hisaki, Norimitsu Tohnai, Hisako Sato
  • Organizer: 日本化学会第96回春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学京田辺キャンパス・京都府(京田辺市)
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] キラルな水素結合性多次元超分子の集積に基づく階層的結晶設計 (2015)
  • Author(s): 佐々木俊之、宮田幹二、久木一朗、藤内謙光、佐藤久子
  • Organizer: 2015年日本化学会中国四国支部大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス・岡山県(岡山市)
  • Year and Date: 2015-11-14
• [Presentation] 素結合性超分子クラスターのトポロジカルキラリティーの制御と振動円偏光二色性による評価 (2015)
  • Author(s): 佐々木俊之、宮田幹二、久木一朗、藤内謙光、佐藤久子
  • Organizer: 第24回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 広島大学霞キャンパス広仁会館・広島県(広島市)
  • Year and Date: 2015-10-31
• [Presentation] ハロゲン間相互作用を利用した水素結合性シート型超分子の集積によるキラル極性結晶の構築 (2015)
  • Author(s): 佐々木俊之、宮田幹二、久木一朗、藤内謙光、佐藤久子
  • Organizer: 平成27年度日本結晶学会年会及び総会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学中百舌鳥キャンパス・大阪府(堺市)
  • Year and Date: 2015-10-17
• [Presentation] 2次元層状超分子の集積によるキラル極性結晶の構築と第2高調波発生 (2015)
  • Author(s): 佐々木俊之、宮田幹二、久木一朗、藤内謙光、佐藤久子
  • Organizer: 低次元系光機能材料研究会第 4 回サマーセミナー
  • Place of Presentation: 休暇村志賀島・福岡県(福岡市)
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] アキラル有機塩を用いたキラルかつ極性を持つシート型超分子の構築とハロゲン結合による集積制御 (2015)
  • Author(s): 佐々木俊之、宮田幹二、久木一朗、藤内謙光、佐藤久子
  • Organizer: 第26回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 愛媛大学城北キャンパス・愛媛県(松山市)
  • Year and Date: 2015-09-24
• [Presentation] パーフルオロアルキルカルボン酸アンモニウム塩を用いた2次元フッ素化表面の構築 (2015)
  • Author(s): 佐々木俊之、佐藤久子
  • Organizer: 第38回フッ素化学討論会
  • Place of Presentation: 中央区立日本橋公会堂・東京都(中央区)
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] Control of Supramolecular Chirality based on Achiral Acids Confirmed by Crystallographic Studies and VCD spectra (2015)
  • Author(s): Toshiyuki Sasaki, Mikiji Miyata, Ichiro Hisaki, Norimitsu Tohnai, Hisako Sato
  • Organizer: 15th International Conference on Chiroptical Spectroscopy
  • Place of Presentation: 北海道大学・北海道(札幌市)
  • Year and Date: 2015-08-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Construction of Chiral Polar Crystals Composed of Hydrogen-bonded Layers by Halogen Bonds (2015)
  • Author(s): Toshiyuki Sasaki, Ichiro Hisaki, Norimitsu Tohnai, Mikiji Miyata, Hisako Sato
  • Organizer: The 22nd International Conference on the Chemistry of the Organic Solid State
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ・新潟県(新潟市)
  • Year and Date: 2015-07-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hierarchical Construction of Chiral Polar Crystals based on 2-Dimentional Hydrogen-bonded Layers Assembled by Halogen Bonds (2015)
  • Author(s): Toshiyuki Sasaki, Ichiro Hisaki, Norimitsu Tohnai, Mikiji Miyata, Hisako Sato
  • Organizer: Chirality 2015
  • Place of Presentation: Boston, USA
  • Year and Date: 2015-06-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chiral Polar Crystals Composed of 2-Dimentional Hydrogen-bonded Layers Assembled by Halogen Bonds (2015)
  • Author(s): Toshiyuki Sasaki, Ichiro Hisaki, Norimitsu Tohnai, Mikiji Miyata, Hisako Sato
  • Organizer: Symposium on Molecular Chirality 2015
  • Place of Presentation: 早稲田大学西早稲田キャンパス・東京都(新宿区)
  • Year and Date: 2015-06-12
• [Remarks] ササキラリティ (SASACHIRALITY)
  • URL: http://chirality1sasaki.web.fc2.com/
• [Remarks] SASACHIRALITY
  • URL: http://chirality1sasaki.web.fc2.com/index.html