Revealing principles of coordination self-assembly working under kinetic control
| Project/Area Number |
21K18974
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 34:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
平岡 秀一 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (10322538)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 聡 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (20456180)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 超分子化学 / 分子自己集合系 / 速度論支配 / 経路選択 / 分子自己集合 / 環状自己集合体 / 数理モデル / 金属錯体 / 自己集合過程 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、Pd(II)イオンと有機多座配位子からなる一義配位自己集合体を対象とし、本研究で提案する2つの基本原理を実験及び理論研究により検証し、その過程により原理の詳細を分子論的に深化する。実験研究では、QASAPを利用し、原料及び生成物の時間発展を定量することで、中間体を明らかにし、提案する原理で期待される中間体が主生成物として生成するかを明らかにする。一方、理論研究ではNASAPを利用し、QASAPにより得られた結果を詳細解析することで、自己集合過程で生成する中間体を明らかにし、これらの中間体を生成する意義を反応速度定数として表現し、その分子論的意義を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は複雑な化学反応ネットワークの中で化学反応がどのような原理によって経路を決定するのかに関して、実験および理論研究における研究を行なった。通常、可逆反応は化学平衡に到達する。化学平衡では化学反応の帰結は自由エネルギーによって決まる。自由エネルギーは状態関数のため、化学平衡の基では化学反応の帰結は経路に依存しないことになる。しかしながら、可逆反応の連結された化学反応ネットワークにおいても同様だろうか？Curtin-Hammett原理とは、1つの可逆反応の両端に不可逆反応を接続した3つの素反応からなるシンプルな系で、化学反応の帰結が、可逆反応の平行のみならず、接続された不可逆反応の速度定数によって決まることを示している。このモデル系から出発し、Curtin-Hammett系の両端の不可逆反応を可逆反応にし、数値シミュレーションを行なったところ、全ての素反応が可逆であるにも関わらず、Curtin-Hammett的振る舞いをみせ、一過的に準安定な速度論状態を作ることを見出した。さらに、可逆な素反応を連結し、5つの可逆反応からなる系では、一過的に準安定な速度論状態の寿命が劇的に延びることがわかり、より複雑な反応ネットワークでは、全ての素反応が可逆反応であったとしても、化学平衡状態からかけ離れた速度論状態を維持できると考えられる。続いて自己集合系に発展させ、自己集合性錯体の実験結果から求めた化学反応ネットワークにおいて反応解析を実施したところ、ある可逆な素反応は、その速度定数からは、十分に可逆であると期待されるにも関わらず、反応ネットワークの中では、不可逆に振る舞い、その原因が、当該の素反応に接続された別の反応との相互作用によることが示された。
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Report
(3 results)
Research Products
(60 results)
