Development of Chirality Controllable Soft Crystal

• Project Area: Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering
• Project/Area Number: 18H04518
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Nara Women's University
• Principal Investigator: 松本 有正 奈良女子大学, 自然科学系, 助教 (20633407)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 有機結晶 / キラリティー / 結晶多形 / 結晶相転移 / 単結晶ー単結晶相転移 / 円二色性 / 結晶キラリティー

Outline of Annual Research Achievements

結晶構造にも分子と同様に対称心や鏡映面を持たないキラルな結晶が存在する。二酸化ケイ素が右水晶と左水晶を形成するように，アキラル化合物が結晶化によってキラルな構造を形成する場合がある。このアキラル化合物のキラル結晶化現象は，分子不斉の発生，ホモキラリティーの起源などの観点から興味深い現象である事に加え，結晶構造変化によりキラリティーが可変の新たな材料の創成に繋がると期待される。
本研究は申請者が見出した単結晶のアキラル相からキラル相への結晶相転移によるキラリティーの発現という新現象に基づき，そのメカニズム解明および一般性の検証を行うことで相転移を利用してキラル物性が変化するという新たなソフトクリスタルを創出する事を目的とする。
前年度までの研究により，アキラルおよびキラルの両多形をもつベンゾフェノン誘導体についてその結晶化条件を精密に精査しアキラル結晶およびキラル結晶を再現性よく作り分ける事や，アキラルな結晶がキラル結晶の接触により，単結晶-単結晶相転移を起こし，キラリティーがアキラル結晶に伝搬することを見出している。本年度の研究ではさらに通常アキラルな結晶構造を与えるフルオロベンゾフェノンなどの分子であっても，他のベンゾフェノン誘導体と共結晶化をさせることで，キラルな結晶多形に誘導あるいは共結晶化させる事に成功している。これらのベンゾフェノン誘導体のいくつかは強いリン光を発する物も見つかっており。この共結晶化によるキラル結晶化と組み合わせることで，キラル結晶とならないアキラルな発光分子であっても円偏光発光特性などキラルな物性を持たせることが可能になると考えられる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Switching of Fluorescent Zn/Cd Selectivity in N,N,N′,N′-Tetrakis(6-methoxy-2-quinolylmethyl)-1,2-diphenylethylenediamine by One Asymmetric Carbon Atom Inversion (2020)
  • Author(s): Mikata Yuji、Nozaki Kana、Tanaka Marin、Konno Hideo、Matsumoto Arimasa、Kawamura Masaya、Sato Shin-ichiro
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 59 Issue: 8 Pages: 5313-5324
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03304
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Tetrakisquinoline Analog of Calcium Indicator Quin2 for Fluorescence Detection of Cd2+ (2020)
  • Author(s): Mikata Yuji、Kaneda Minori、Tanaka Marin、Iwatsuki Satoshi、Konno Hideo、Matsumoto Arimasa
  • Journal Title: European Journal of Inorganic Chemistry Volume: 2020 Issue: 9 Pages: 757-763
  • DOI: 10.1002/ejic.201901323
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of Asymmetric Autocatalysis in the Elucidation of Origins of Homochirality of Organic Compounds (2019)
  • Author(s): Kenso Soai, Tsuneomi Kawasaki, Arimasa Matsumoto
  • Journal Title: Symmetry Volume: 11 Issue: 5 Pages: 694-694
  • DOI: 10.3390/sym11050694
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Formation of enantioenriched alkanol with stochastic distribution of enantiomers in the absolute asymmetric synthesis under heterogeneous solid?vapor phase conditions (2019)
  • Author(s): Kaimori Yoshiyasu、Hiyoshi Yui、Kawasaki Tsuneomi、Matsumoto Arimasa、Soai Kenso
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 55 Issue: 36 Pages: 5223-5226
  • DOI: 10.1039/c9cc01875a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Achiral amino acid glycine acts as an origin of homochirality in asymmetric autocatalysis (2019)
  • Author(s): Matsumoto Arimasa、Ozaki Hanae、Tsuchiya Sumeru、Asahi Toru、Lahav Meir、Kawasaki Tsuneomi、Soai Kenso
  • Journal Title: Organic & Biomolecular Chemistry Volume: 17 Issue: 17 Pages: 4200-4203
  • DOI: 10.1039/c9ob00345b
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Methoxy-substituted tetrakisquinoline analogs of EGTA and BAPTA for fluorescence detection of Cd2+ (2019)
  • Author(s): Mikata Yuji、Kaneda Minori、Konno Hideo、Matsumoto Arimasa、Sato Shin-ichiro、Kawamura Masaya、Iwatsuki Satoshi
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 48 Issue: 12 Pages: 3840-3852
  • DOI: 10.1039/c8dt04735a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pyrophosphate-Induced Intramolecular Excimer Formation in Dinuclear Zinc(II) Complexes with Tetrakisquinoline Ligands (2018)
  • Author(s): Mikata Yuji、Ohnishi Risa、Nishijima Risa、Matsumoto Arimasa、Konno Hideo
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 57 Issue: 13 Pages: 7724-7734
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.8b00726
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ベンゾフェノン誘導体のキラル-アキラル結晶多形およびその制御 (2020)
  • Author(s): 黒﨑 瑞穂，松本 有正，平田 修造，三方 裕司
  • Organizer: 日本化学会 第100回春季年会
• [Presentation] Mechanistic Study of Asymmetric Autocatalysis Using CD Spectrum: Temperature and Concentration Effect on Catalysts Aggregation Structure (2019)
  • Author(s): Arimasa Matsumoto,Ayame Tanaka, Yuji Mikata, Kenso Soai
  • Organizer: Chirality 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 円二色性スペクトルによる不斉自己触媒反応における ピリミジルアルカノール亜鉛アルコキシド会合体の解析 (2019)
  • Author(s): 田中 綾芽，松本 有正， 三方 裕司，そ合 憲三
  • Organizer: Molecular Chirality 2019
• [Presentation] ベンゾフェノン誘導体のキラル結晶化とその多形制御 (2019)
  • Author(s): 黒﨑 瑞穂，松本 有正，三方 裕司
  • Organizer: Molecular Chirality 2019
• [Presentation] キノリルアルカノールの不斉自己触媒反応の検討 (2019)
  • Author(s): 秋月美澄，田中 綾芽， 松本 有正，三方 裕司，そ合 憲三
  • Organizer: Molecular Chirality 2019
• [Presentation] ECD calculation based on π-electron SCF-CI-DV method including external Coulomb interaction (2019)
  • Author(s): Naofumi Nakayama, Shigeaki Obata, Arimasa Matsumoto, Miki Hasegawa, Hitoshi Goto
  • Organizer: The 17th International Conference on Chiroptical Spectroscopy
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 結晶相転移によるキラリティーの発現とコントロール (2019)
  • Author(s): 松本有正
  • Organizer: 日本化学会第99回春季年会
  • Invited
• [Presentation] Mechanistic Insight on Asymmetric Autocatalysis of Pyrimidyl Alkanol by CD Spectrum Analysis (2018)
  • Author(s): Arimasa MATSUMOTO, Ayame TANAKA, Misumi AKIZUKI, Yuji MIKATA, Tsuneomi KAWASAKI, Kenso SOAI
  • Organizer: ICCC2019
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Mechanistic Study of Asymmetric Autocatalysis by CD Spectrum Analysis of Pyrimidyl Alkanol Zinc Alkoxide (2018)
  • Author(s): Arimasa Matsumoto, Misumi Akizuki, Ayame Tanaka, Yuji Mikata, Tsuneomi Kawasaki, Kenso Soai
  • Organizer: Chirality 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 不斉自己触媒反応のメカニズ解明を目指して (2018)
  • Author(s): 松本有正
  • Organizer: 第51回有機金属若手の会 夏の学校
  • Invited
• [Presentation] ベンゾフェノン誘導体のアキラル結晶からキラル結晶への相転移現象およびその結晶キラリティーを用いた不斉自己触媒反応 (2018)
  • Author(s): 松本有正,木野良美,吉岡登希夫,土屋統,硤合憲三
  • Organizer: モレキュラーキラリティー2018