多孔性配位高分子の細孔壁修飾と細孔壁運動による細孔内静電場への摂動的影響の評価

• Project Area: Coordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules
• Project/Area Number: 17H05364
• 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: Nagoya University
• Principal Investigator: 土方 優 名古屋大学, トランスフォーマティブ生命分子研究所, 特任助教 (70622562)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 理論計算 / 多孔性配位高分子 / 静電場

Outline of Annual Research Achievements

本申請課題は、多孔性配位高分子が形成する細孔空間内の静電場の評価、および細孔壁がもともと有している運動性（細孔壁運動）がもたらす静電場の変化を含めた実効的な静電場を理論計算によって明らかにすることである。初年度に得られた結果から、ウルトラマイクロポアを有する多孔性配位高分子に注力し、その静電場の評価、骨格を構成する金属依存性、および細孔壁運動の静電場への影響を詳しく調べた。特に配位子の非対称運動な運動によって形成される非対称な静電場の形成を確認するため、単位格子より大きな格子モデルを用いてab initio molecular dynamics計算を行い、これまで示唆されていた中性分子の回転振動だけでなく骨格を形成するアニオン分子の回転振動が観測された。この運動によって、ガス分子が拡散する際に細孔壁との反発相互作用が小さくなる細孔内静電場が形成されていることを明らかにした。同時に、細孔内のガス分子が拡散できる空間も形成されていた。つまり、骨格がもともと有している運動よって細孔内静電場が随時変化し、運動と付随した細孔内静電場の変化によってガス分子の拡散が促されていることを明らかにした。またこれらの挙動は骨格を構成する金属種によっても変化の仕方が異なっていた。これは金属配位子間の結合距離が異なり、間接的に細孔壁を構成する配位子の運動性に影響を与えているためと考えられる。この結果は、同形骨格において用いる金属を変えるだけでその吸着挙動を制御できる可能性を示すものである。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Technical University of Munich(ドイツ)
• [Journal Article] Consecutive oxidative additions of iodine on undulating 2D coordination polymers: Formation of I-Pt-I chains and inhomogeneous layers (2019)
  • Author(s): Ryo Ohtani, Riho Yamamoto, Hiroyoshi Ohtsu, Masaki Kawano, Jenny Pirillo, Yuh Hijikata, Masaaki Sadakiyo, Leonard F. Lindoye, and Shinya Hayami
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 印刷中 Issue: 21 Pages: 7198-7202
  • DOI: 10.1039/c8dt04624g
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Creation of MOFs with open metal sites by partial replacement of metal ions with different coordination numbers (2019)
  • Author(s): Yuki Harada, Yuh Hijikata, Shinpei Kusaka, Akihiro Hori, Yunsheng Ma, and Ryotaro Matsuda
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 48 Issue: 8 Pages: 2545-2548
  • DOI: 10.1039/c8dt04218g
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nanopore-induced host-guest charge transfer phenomena in a metal-organic framework (2018)
  • Author(s): Shohei Yamamoto, Jenny Pirillo, Yuh Hijikata, Zhongyue Zhang, Kunio Awaga
  • Journal Title: Chemical Science Volume: 9 Issue: 13 Pages: 3282-3289
  • DOI: 10.1039/c7sc05390h
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Structural diversification of light metal coordination polymers using 4-(methylsulfonyl)benzoate with a charge-polarized neutral methylsulfonyl coordination moiety (2017)
  • Author(s): Rika Ochi, Shin-ichiro Noro, Yuh Hijikata, Kazuya Kubo, Takayoshi Nakamura
  • Journal Title: European Journal of Inorganic Chemistry Volume: 34 Issue: 34 Pages: 4013-4019
  • DOI: 10.1002/ejic.201700627
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tuning the flexibility of interpenetrated frameworks by a small difference in the fluorene moiety (2017)
  • Author(s): Yunsheng Ma, Yuki Harada, Akihiro Hori, Yuh Hijikata, Liangchun Li, Ryotaro Matsuda
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 46 Issue: 44 Pages: 15200-15203
  • DOI: 10.1039/c7dt03338a
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Theoretical investigation on interaction of M-paddle-wheel units with gases (2019)
  • Author(s): Jenny Pirillo, Yuh Hijikata
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] Theoretical approaches to investigate intrinsic dynamics of porous frameworks (2018)
  • Author(s): Yuh Hijikata, Jenny Pirillo
  • Organizer: 43rd International Conference on Coordination Chemistry 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Nanopore-induced Host-guest Charge Transfer Phenomena in a Metal-Organic Framework (2018)
  • Author(s): Shohei Yamamoto, Jenny Pirillo, Yuh Hijikata, Zhongyue Zhang, Kunio Awaga
  • Organizer: 第68回錯体化学討論会
• [Presentation] Interaction of paddle-wheel units with gases via chemical bonding (2018)
  • Author(s): Jenny Pirillo, Yuh Hijikata
  • Organizer: 第68回錯体化学会
• [Presentation] 選択的ゲスト吸着を示す配位不飽和金属を有する金属混合型ナノポーラス錯体の合成 (2018)
  • Author(s): 原田悠生, 土方 優, 堀 章宏, 馬 運声, 松田亮太郎
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] フッ化アルキル基を有する3次元ナノポーラス錯体の構造と吸着特性 (2018)
  • Author(s): 伊藤有優, 堀 章宏, 馬 運声, 土方 優, 松田亮太郎
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 錯体ナノ空間における[2+2]光環化付加反応の制御 (2018)
  • Author(s): 清瀬敦司, 藤村真史, 堀 章宏, 佐藤弘志, 土方 優, 松田亮太郎
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] Theoretical investigation of intrinsic dynamics of nano porous framework (2018)
  • Author(s): Jenny Pirillo, Yuh Hijikata
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 水/２プロパノール混合蒸気分離特性を示す柔軟な二次元層状マグネシウム配位高分子 (2017)
  • Author(s): 越智里香, 野呂真一郎, 神谷裕一, 土方優, 久保和也, 中村貴義
  • Organizer: 第66回高分子討論会
• [Presentation] Electrostatic potential affected by intrinsic dynamics of porous coordination polymers (2017)
  • Author(s): Yuh Hijikata
  • Organizer: 第67回錯体化学会