| Project/Area Number |
21H04687
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
植村 卓史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50346079)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
細野 暢彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00612160)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥42,640,000 (Direct Cost: ¥32,800,000、Indirect Cost: ¥9,840,000)
Fiscal Year 2024: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2021: ¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
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| Keywords | 多孔性金属錯体 / 高分子 / 分離 / MOF |
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| Outline of Research at the Start |
ほとんどの合成高分子は異なる分子量や構造の分布を有する重合体の混合物である。多種多様な高分子鎖が確率的に存在する高分子混合物の中にも、欲しい構造の鎖が一定割合で存在する。それを認識して、精密に分離することができれば、これまでの常識となっていた精密合成による制御から大きなパラダイムシフトが起こる。
本研究では、規則的なナノ空間構造を有する多孔性金属錯体(MOF)を用いることで、「精密高分子認識」という未踏の科学領域を開拓する。MOF空間と高分子鎖との多点相互作用を駆使することで、巨大高分子におけるわずか原子一個レベルの構造違いでさえ見分ける革新的な分析・分離システムを確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
多孔性金属錯体（MOF）は、骨格内に細孔を無数に有しており、構成要素を適切に選択することで、細孔のサイズや形状、表面環境を分子レベルでデザインすることができる。特に、複数種類の有機配位子から合成される固溶体MOFでは、配位子の配合を変化させることで細孔特性を自在に調整できる。本研究では、MOFの高いデザイン性を活かし、固定相として利用した高分子化合物のカラムクロマトグラフィー法の開発を行った。
これまでの研究により、ポリエチレングリコール（PEG）鎖が約0.57 nm径の一次元細孔を有するMOF (1) ([Zn2(ndc)2(ted)]n, ndc = 1,4- naphthalenedicarboxylate, ted = triethylenediamine）の細孔内へ浸入し、吸着されることがわかっている。本研究では1を固定相とするカラムを作成し、一般のHPLC装置を用いてPEGに対する保持を測定した。結果、1へのPEGの吸着に起因する明確なカラム保持が見られた。一方、[Zn2(ndc)2(ted)]nと同一の母骨格構造をとる、MOF (2)（[Zn2(bdc)2(ted)]n, bdc = 1,4-benzenedicarboxylate）やMOF (3)（[Zn2(adc)2(ted)]n, adc = 9,10-anthracenedicarboxylate）を固定相としたカラムはPEGに対し一切保持を示さないことが明らかになった。
次に、配位子を様々な配合で混合した固溶体を合成し、そのカラム上におけるPEGの保持挙動を調査した。この固溶体MOFをカラムに充填し、PEGを分析したところ、中間の固溶体組成においてそれぞれ単独のMOFを充填したカラムよりも強い保持が観測された。この結果より、固溶体内部の平均細孔サイズがPEGの保持挙動に影響していると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
単独のMOFだけではなく、固溶体MOFでさえカラムクロマトグラフィーで機能することが分かってきたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
様々なMOFと高分子の組み合わせを試すことで、従来の認識原理とは一線を画した新し
い高分子認識・分離法の開発を進める
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
