外部刺激による動的構造制御を特長とするπ電子系ユニット不斉集積ポリマーの創成

• Project Area: pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions
• Project/Area Number: 15H00994
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 長田 裕也 京都大学, 工学研究科, 助教 (60512762)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000); Fiscal Year 2016: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2015: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
• Keywords: らせん高分子 / ポリ（キノキサリン-2,3-ジイル） / 円偏光蛍光 / らせん反転 / 高分子合成 / 合成化学 / 高分子構造・物性 / 有機化学 / 構造・機能材料 / 不斉触媒 / 高圧力 / 光学活性

Outline of Annual Research Achievements

特徴的な光・電子機能を発現するπ電子系ユニットを基盤とした高機能材料の創出に向け、π電子系ユニットの動的不斉構造制御が重要な研究課題となっている。本研究では、精密らせん高分子合成法を活用したπ電子系ユニットの集積化と外部刺激による不斉構造制御について検討を行った。特に、「完全一方向巻き不斉らせん構造を構築可能」かつ「外部刺激による不斉らせん制御が可能」である、ポリ（キノキサリン-2,3-ジイル）の精密合成法を基盤技術として用いることで、「π電子系ユニット」の動的不斉構造制御に挑戦し、新たな機能性キラルマテリアルの創出を目指した。キラル側鎖を有するポリ（キノキサリン-2,3-ジイル）の主鎖中、にπ共役系を拡張したキノキサリンユニットを組み込むことで、円偏光蛍光発光を発現可能であることを見出した。π拡張ユニット上の置換基を変えることで、発光波長を自在に制御可能であることを示した。さらに、複数の溶媒を使い分けることで主鎖らせん構造を反転させることが可能であり、反転に伴って円偏光蛍光のキラリティをスイッチング可能であることを見出した。また、キラル側鎖の構造を最適化することで飽和炭化水素溶媒間でのらせん反転も可能であり、(S)-3-オクチルオキシ基を側鎖として有するポリ（キノキサリン-2,3-ジイル）を基本骨格として用いることで、n-オクタンとシクロオクタンの間で円偏光蛍光のキラリティを可逆にスイッチング可能であることを見出した。

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。

Research Products

• [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 Handedness (2017)
  • 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
  • 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 Solvents (2016)
  • 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
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Three-Way-Switchable (Right/Left/OFF) Selective Reflection of Circularly Polarized Light on Solid Thin Films of Helical Polymer Blends (2016)
  • Author(s): Yuuya Nagata, Makoto Uno, and Michinori Suginome
  • Journal Title: Angew. Chem., Int. Ed. Volume: 55 Issue: 25 Pages: 7126-7130
  • DOI: 10.1002/anie.201602035
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-Pressure Circular Dichroism Spectroscopy up to 400 MPa Using Polycrystalline Yttrium Aluminum Garnet (YAG) as Pressure-Resistant Optical Windows (2016)
  • Author(s): Yuuya Nagata, Ryohei Takeda, and Michinori Suginome
  • Journal Title: RSC Adv. Volume: 6 Issue: 111 Pages: 109726-109729
  • DOI: 10.1039/c6ra23736c
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pressure-dependent Helix Inversion of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s Containing Chiral Side Chains in Non-aqueous Solvents (2015)
  • Author(s): Yuuya Nagata, Ryohei Takeda, and Michinori Suginome
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 51 Issue: 56 Pages: 11182-11185
  • DOI: 10.1039/c5cc04255k
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Majority-Rules-Type Helical Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s as Highly Efficient Chirality-Amplification Systems for Asymmetric Catalysis (2015)
  • Author(s): Yuan-Zhen Ke, Yuuya Nagata, Tetsuya Yamada, and Michinori Suginome
  • Journal Title: Angew. Chem., Int. Ed. Volume: 54 Issue: 32 Pages: 9333-9337
  • DOI: 10.1002/anie.201502209
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Main-Chain Stiffness and Helical Conformation of a Poly(quinoxaline-2,3-diyl) in Solution (2015)
  • Author(s): Yuuya Nagata, Hirokazu Hasegawa, Ken Terao, and Michinori Suginome
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 48 Issue: 21 Pages: 7983-7989
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.5b01919
  • NAID: 120007053189
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s: A Fascinating Helical Macromolecular Scaffold for New Chiral Functions (2015)
  • Author(s): Michinori Suginome, Takeshi Yamamoto, and Yuuya Nagata
  • Journal Title: Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan Volume: 73 Issue: 11 Pages: 1141-1155
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.73.1141
  • NAID: 130005113522
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Poly（quinoxaline-2，3diyl）s as a Modular Platform for Circularly Polarized Luminescent Materials: Color Tuning， Energy Transfer， and Switching of CPL Handedness (2017)
  • Author(s): ◯NISHIKAWA Tsuyoshi， NAGATA Yuuya， SUGINOME Michinori
  • Organizer: 日本化学会 第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学 日吉キャンパス, 神奈川県横浜市港北区日吉4-1-1
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] Development of Innovative Chiral Materials Based on Solvent-Dependent Helix Inversion of Macromolecular Backbone (2017)
  • Author(s): ◯Yuuya Nagata
  • Organizer: 日本化学会 第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学 日吉キャンパス, 神奈川県横浜市港北区日吉4-1-1
  • Year and Date: 2017-03-16
  • Invited
• [Presentation] Asymmetric Catalysis through Chirality Transfer from Chiral Solvent Using Achiral Helical Macromolecule as a Catalyst (2017)
  • Author(s): NAGATA， Yuuya; ○TAKEDA， Ryohei; SUGINOME， Michinori
  • Organizer: 日本化学会 第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学 日吉キャンパス, 神奈川県横浜市港北区日吉4-1-1
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] らせん高分子配位子を用いた不斉増幅：反応生成物の側鎖への導入に基づいた不斉増幅システム (2017)
  • Author(s): 長田 裕也・○宮田 文子・杉野目 道紀
  • Organizer: 日本化学会 第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学 日吉キャンパス, 神奈川県横浜市港北区日吉4-1-1
  • Year and Date: 2017-03-16
• [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春季年会
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学 日吉キャンパス, 神奈川県横浜市港北区日吉4-1-1
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] らせんポリキノキサリン薄膜の円偏光選択反射構造の形成における溶媒蒸気依存性 (2017)
  • Author(s): 長田 裕也・○近藤 弘紀・杉野目 道紀
  • Organizer: 日本化学会 第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学 日吉キャンパス, 神奈川県横浜市港北区日吉4-1-1
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] 高分子主鎖らせんキラリティの自在制御に基づく新材料創出 (2016)
  • Author(s): ◯長田裕也
  • Organizer: 分子研研究会 「若い世代が創る次世代型分子触媒の開発とその展望」
  • Place of Presentation: 分子科学研究所, 愛知県岡崎市 明大寺町字西郷中３８
  • Year and Date: 2016-11-10
  • Invited
• [Presentation] Chiral Amplification in Asymmeetric Synthesis Based on Majority-Rules-Type Poly（quinoxaline-2，3-diyl）s (2016)
  • Author(s): ◯Fumiko Miyata， Yuan-Zhen Ke， Tetsuya Yamada， Yuuya Nagata， Michinori Suginome
  • Organizer: International Symposium on Catalysis and Fine Chemicals 2016
  • Place of Presentation: 福華大飯店公務人力發展中心福華國際文教會館, No. 30, Section 3, Xinsheng South Road, Da’an District, Taipei City, 台湾
  • Year and Date: 2016-11-10
  • Int'l Joint Research
• [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, 神奈川県横浜市神奈川区六角橋３－２７－１
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] 天然物由来キラル溶媒からポリキノキサリン主鎖への高効率不斉転写 (2016)
  • Author(s): ○長田裕也・竹田龍平・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, 神奈川県横浜市神奈川区六角橋３－２７－１
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] Enhanced Solvent-Dependent Helix Inversion of Poly（quinoxaline-2，3-diyl）s Bearing （S）-4-Octyloxymethyl Side Chains (2016)
  • Author(s): Yuuya Nagata， ◯Yusuke Kakihara， Tsuyoshi Nishikawa， Michinori Suginome
  • Organizer: The 3rd International Conference on Organometallics and Catalysis （OM&Cat 2016）
  • Place of Presentation: Seoul National University, 1 Gwanak-ro, Daehak-dong, Gwanak-gu, Seoul, Korea
  • Year and Date: 2016-08-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Solvent-dependent Abnormal Sergeants-and-Soldiers Effect on Poly（quinoxaline-2，3-diyl） Copolymers Enabling Bidirectional Induction of Single-Handed Helical Sense (2016)
  • Author(s): ◯Yuuya Nagata， Tsuyoshi Nishikawa， Michinori Suginome
  • Organizer: The 28th International Symposium on Chiral Discrmination （Chirality 2016）
  • Place of Presentation: Heidelberg University Campus in the Chemistry Lecture Hall Building (Im Neuenheimer Feld 252, Heidelberg, Germany)
  • Year and Date: 2016-07-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Screw-sense Induction of Achiral Poly（quinoxaline-2，3-diyl）s through Chirality Transfer from Chiral Solvent (2016)
  • Author(s): Yuuya Nagata， ○Ryohei Takeda， and Michinori Suginome
  • Organizer: The 28th International Symposium on Chiral Discrmination （Chirality 2016）
  • Place of Presentation: Heidelberg University Campus in the Chemistry Lecture Hall Building (Im Neuenheimer Feld 252, Heidelberg, Germany)
  • Year and Date: 2016-07-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 天然由来キラル溶媒中におけるアキラルポリ（キノキサリン-2，3-ジイル）への高効率キラル転写 (2016)
  • Author(s): ◯竹田龍平・長田裕也・杉野目道紀
  • Organizer: 第5回JACI/GSCシンポジウム
  • Place of Presentation: ANAクラウンプラザホテル神戸, 兵庫県神戸市中央区北野町1－1
  • Year and Date: 2016-06-02
• [Presentation] 高分子主鎖のキラリティスイッチングに基づく新機能性材料の開拓 (2016)
  • Author(s): ◯長田裕也
  • Organizer: 第65回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場, 兵庫県神戸市中央区港島中町６丁目１１－１
  • Year and Date: 2016-05-25
  • Invited
• [Presentation] Switch of Main-Chain Helical Chirality of Poly（quinoxaline-2，3-diyl）s Based on the Molecular Shape of Alkane Solvents (2016)
  • Author(s): Yuuya Nagata， 〇Tsuyoshi Nishikawa， Michinori Suginome
  • Organizer: The 12th International Symposium on Organic Reaction （ISOR-12）
  • Place of Presentation: Kyoto Terrsa, Shinmachi Kujo Minami-ku, (Kyoto Citizen’s Amenity Plaza), Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2016-04-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pressure-Induced Helix Inversion of Poly（quinoxaline-2，3-diyl）s Bearing Chiral Side Chains (2016)
  • Author(s): ◯Yuuya Nagata， Ryohei Takeda， Michinori Suginome
  • Organizer: Molecular Chirality Asia 2016 （MCAsia 2016）
  • Place of Presentation: Knowledge Capital Congres Convention Center Second Basement, North Building, Grand Front Osaka 3-1 Ofuka-cho, Kita-ku, Osaka, Japan
  • Year and Date: 2016-04-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Preparation and Selective Reflection Properties of Cholesteric Liquid Crystals Containing Helical Poly（quinoxaline-2，3-diyl）s as Chiral Dopants (2016)
  • Author(s): NAGATA， Yuuya; ○UNO， Makoto; SUGINOME， Michinori
  • Organizer: 日本化学会 第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学 京田辺キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] Synthesis and Screw-sense Induction of Poly（quinoxaline-2，3-diyl）s Bearing Chiral Ester Side Chains (2016)
  • Author(s): ◯NAGATA， Yuuya; KE， Yuanzhen; SUGINOME， Michinori
  • Organizer: 日本化学会 第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学 京田辺キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-24
• [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 佑亮・西川 剛・杉野目 道紀
  • Organizer: 日本化学会 第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学 京田辺キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] Bidirectional Control of Helical Chirality of Poly（quinoxaline-2，3-diyl）s Based on Abnormal Sergeants-and-Soldiers Effect (2016)
  • Author(s): NAGATA， Yuuya; ◯NISHIKAWA， Tsuyoshi; SUGINOME， Michinori
  • Organizer: 日本化学会 第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学 京田辺キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-24
• [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ングによる溶媒依存性の鋭敏化 (2016)
  • Author(s): ◯柿原佑亮・西川 剛・長田裕也・杉野目道紀
  • Organizer: 第62回高分子研究発表会（神戸）
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館, 兵庫県神戸市 中央区下山手通４丁目１６－３
• [Presentation] 高分子主鎖の溶媒依存性キラリティ反転に基づいた新機能性材料開発 (2016)
  • Author(s): ◯長田裕也
  • Organizer: 化学反応経路探索のニューフロンティア2016
  • Place of Presentation: 京都教育文化センター, 京都府京都市左京区聖護院川原町４－１３
  • Invited
• [Presentation] らせん高分子主鎖のキラリティスイッチングに基づく新機能性材料の創出 (2016)
  • Author(s): ◯長田裕也
  • Organizer: 日本化学会東北支部山形地区講演会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス, 山形県山形市 小白川町一丁目4-12
  • Invited
• [Presentation] キラル側鎖の合理的設計に基づくポリ（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: 2016KIPS高分子若手シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学 ローム記念館, 京都府京都市西京区京都大学桂
• [Presentation] 光学活性溶媒から アキラルポリ（キノキサリン-2，3-ジイル）主鎖への高効率キラル転写 (2016)
  • Author(s): 長田 裕也， ○竹田 龍平， 杉野目 道紀
  • Organizer: 2016KIPS高分子若手シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学 ローム記念館, 京都府京都市西京区京都大学桂
• [Presentation] らせん高分子ポリ（キノキサリン -2，3-ジイル）のキラリティスイッチングに基づく新規機能性材料の開発 (2015)
  • Author(s): ◯長田裕也
  • Organizer: 第61回高分子研究発表会（神戸）
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館
  • Year and Date: 2015-07-17
  • Invited
• [Presentation] 高分子水圧印加によるポリ（キノキサリン2，3-ジイル）の不斉らせん反転 (2015)
  • Author(s): ◯竹田龍平、長田裕也、杉野目道紀
  • Organizer: 第61回高分子研究発表会（神戸）
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館
  • Year and Date: 2015-07-17
• [Presentation] 円偏光選択反射を示すポリキノキサリンブレンド薄膜: 相溶性制御による反射のオン-オフスイッチング (2015)
  • Author(s): ◯宇野 誠人・長田 裕也・杉野目 道紀
  • Organizer: 第61回高分子研究発表会（神戸）
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館
  • Year and Date: 2015-07-17
• [Presentation] 光学活性乳酸由来側鎖を有するポリ（キノキサリン-2，3-ジイル）の合成と主鎖らせん不斉制御 (2015)
  • Author(s): ◯長田 裕也・黒田 拓馬・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
• [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
• [Presentation] Chiral Amplification System for Asymmetric Catalysis Based on Majority-Rule- Type Poly（quinoxaline-2，3-diyl）s (2015)
  • Author(s): ◯Yuanzhen Ke・Yuuya Nagata・Michinori Suginome
  • 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
• [Presentation] SEC-MALS-VISCOおよび放射光小角X線散乱を用いたポリ（キノキサリン-2，3-ジイル）の希薄溶液物性 (2015)
  • Author(s): ◯長谷川 博一・寺尾 憲・長田 裕也・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
• [Book] 精密重合が拓く高分子合成 (2016)
  • Author(s): 杉野目道紀, 長田裕也
  • Publisher: 化学同人
• [Remarks] 杉野目研究室
  • URL: http://www.sbchem.kyoto-u.ac.jp/suginome-lab/jp/
• [Remarks] 杉野目研究室（Publications）
  • URL: http://www.sbchem.kyoto-u.ac.jp/suginome-lab/index.php?Publications
• [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
  • Industrial Property Number: 2016-159587
  • Filing Date: 2016-08-16