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2013 Fiscal Year Annual Research Report

金属錯体の階層的な組織化によるソフトな化学空間の配位プログラミング

Planned Research

Project AreaCoordination Programming - Science of Molecular Superstructures for Chemical Devices
Project/Area Number 21108012
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

田中 健太郎  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40281589)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山田 泰之  名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 助教 (10385552)
Project Period (FY) 2009-07-23 – 2014-03-31
Keywords金属錯体 / 超分子 / 分子組織 / 分子素子 / 配位プログラミング
Research Abstract

分子レベルでの素子機能の集積化には、精密に空間配置を制御しながら多種・多数の分子を思い通りに組織化し、分子間コミュニケーションを自在に生み出すことが必要である。本研究では、ペプチドの逐次合成法や超分子的な分子会合法を用いて、異核種金属錯体分子組織を構築し、金属錯体間の電子的相互作用をもとにした、機能分子素子構築を行った。我々は、機能性分子ユニットとして、安定な酸化還元性、化学修飾による酸化還元電位の多様性の観点からポルフィリンやフタロシアニンを選び、その一次元組織化による分子素子構築を考えた。
まずペプチド型金属錯体分子組織について、アミノ酸ユニットを1分子内に2つのアミノ酸を結合したポルフィリンを用い、2つの人工ペプチド鎖をポルフィリンのスタッキングアレイが架橋した構造をもつラダー型の分子組織を構築した。ポルフィリン環同士は互いに強く電子的にカップリングしていることが、電気化学測定により明らかになった。この合成法は、様々な金属ポルフィリンを配列化することに用いることができ、実際にCu2+, Ni2+, Pd2+, Zn2+といった金属イオンがプログラム通りに配列化可能であることを示した。
次にロタキサン型金属錯体分子組織について、ジアルキルアンモニウムとクラウンエーテルとの間のロタキサン形成反応を利用して、4本のジアルキルアンモニウム側鎖をもつポルフィリン上に4つのクラウンエーテルユニットをもつフタロシアニンを集積化させることで、4重ロタキサン型ポルフィリン-フタロシアニンヘテロ二量体が収率よく合成できることを見出した。外部刺激に応答するスピン素子などを構築した。
以上のように、金属錯体をプログラム配列化することで、異種金属間の相互作用制御をもとに、機能性分子組織を構築した。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (38 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (31 results) (of which Invited: 8 results)

  • [Journal Article] Sequential and Spatial Organization of Metal Complexes inside a Peptide Duplex2014

    • Author(s)
      Y.Yamada, T.Kubota, M.Nishio, and K.Tanaka
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 136 Pages: 6505-6509

  • [Journal Article] Coordination Oligomers and Polymers of an Oxazole-Appended Zinc Chlorophyll Derivative2014

    • Author(s)
      Y. Shinozaki, I. Yoshikawa, K. Araki, K. Ohara, K. Yamaguchi, S. Kawano, K. Tanaka, Y. Araki, T. Wada, J. Otsuki
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 43 Pages: 未定

    • DOI

      10.1246/cl.140135

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Repetitive Stepwise Rotaxane Formation toward Programmable Molecular Arraying2013

    • Author(s)
      Y.Yamada, M.Okada, and K.Tanaka
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 49 Pages: 11053-11055

  • [Journal Article] Triply Stacked Heterogeneous Array of Porphyrins and Phthalocyanine through Stepwise Formation of a Fourfold Rotaxane and an Ionic Complex2013

    • Author(s)
      Y. Yamada, N. Mihara, S. Shibano, K.Sugimoto, and K.Tanaka
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 135 Pages: 11505-11508

  • [Journal Article] Synthesis of a Hetero-Dinuclear Metal Complex in a Porphyrin/Phthalocyanine Four-Fold Rotaxane2013

    • Author(s)
      Y.Yamada, N.Mihara, and K.Tanaka
    • Journal Title

      Dalton Trans.

      Volume: 42 Pages: 15873-15876

  • [Journal Article] Double Helices of a Pyridine-Appended Zinc Chlorophyll Derivative2013

    • Author(s)
      Y. Shinozaki, G. Richards, K. Ogawa, A. Yamano, K. Ohara, K. Yamaguchi, S. Kawano, K. Tanaka, Y. Araki, T. Wada, and J. Otsuki
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 135 Pages: 5262–5265

    • DOI

      10.1021/ja400493e

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Metal–Induced Structural Switching of a Folded Quinone-Sandwiched Porphyrin2013

    • Author(s)
      Y. Yamada, K. Tanaka
    • Journal Title

      J. Inorg. Organomet. Polym.

      Volume: 23 Pages: 180-185

    • DOI

      10.1007/s10904-012-9726-4

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Programmed Stacking Array of Porphyrins in a Peptide Duplex2014

    • Author(s)
      Kentaro Tanaka, Yasuyuki Yamada,b, Takayuki Kubota, Motoki Nishio, Tatsuhisa Kato, Hiroki Oshio
    • Organizer
      Eighth International Conference on Porpyrins and Phthalocyanines
    • Place of Presentation
      Istanbul, Turkey
    • Year and Date
      20140622-20140627
  • [Presentation] Supramolecular Stacked Arrays of Metal Complexes2014

    • Author(s)
      Kentaro Tanaka
    • Organizer
      97th Canadian Chemistry Conference and Exhibition
    • Place of Presentation
      Vancouver, Canada
    • Year and Date
      20140601-20140605
    • Invited
  • [Presentation] Programmed Arraying of Porphyrins and Phthalocyanines via Supramolecular Stacking Toward Controlling of Erectronic Communications Review Decision

    • Author(s)
      Kentaro Tanaka, Yasuyuki Yamada, Nozomi Mihara
    • Organizer
      41st International Conference on Coordination Chemistry
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      21040721-21040725
  • [Presentation] 金属錯体分子組織の階層的構築

    • Author(s)
      田中健太郎
    • Organizer
      第7回バイオ関連化学シンポジウム2013
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Invited
  • [Presentation] Hierarchical Construction of Soft Nanomaterials

    • Author(s)
      Kentaro TANAKA
    • Organizer
      The 3rd CAMPUS Asia Symposium
    • Place of Presentation
      Seoul National University
    • Invited
  • [Presentation] Macrocyclic Columnar Liquid Crystals Formed via Hierarchical Self-Assembly

    • Author(s)
      Kentaro TANAKA
    • Organizer
      The 2nd Canada–Japan Joint Symposium on Coordination Chemistry
    • Place of Presentation
      Okinawa
    • Invited
  • [Presentation] Hierarchical Construction of Soft Nano Materials

    • Author(s)
      Kentaro TANAKA
    • Organizer
      The 2nd Japan-France Coordination Chemistry Symposium
    • Place of Presentation
      Nara, Japan
    • Invited
  • [Presentation] Hierarchical Construction of Soft Coordination Materials

    • Author(s)
      Kentaro TANAKA
    • Organizer
      International Symposium on Coordination Programming (ISCP2014)
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo
    • Invited
  • [Presentation] ロタキサン型ポルフィリン/フタロシアニンスタッキングアレイ

    • Author(s)
      山田泰之
    • Organizer
      第2回エキゾチック自己組織化材料シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Invited
  • [Presentation] 逐次合成反応を利用したポルフィリン/フタロシアニンスタッキングアレイのプログラム構築

    • Author(s)
      山田泰之, 久保田貴之, 岡田賢明, 田中健太郎
    • Organizer
      第63回錯体化学討論会
    • Place of Presentation
      琉球大学
  • [Presentation] ポルフィリン・フタロシアニンスタッキング型アレイのプログラム構築

    • Author(s)
      山田泰之
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Invited
  • [Presentation] ロタキサン結合およびイオン性会合によりプログラム組織化した会合体の物性制御

    • Author(s)
      三原のぞみ, 山田泰之, 柴野慎也, 田中健太郎
    • Organizer
      錯体化学若手夏の学校2013
    • Place of Presentation
      北海道
  • [Presentation] 大環状金属錯体の自己組織的構築とディスクリートな積層化

    • Author(s)
      西野智雄, 山田泰之, 田中健太郎
    • Organizer
      第63回錯体化学討論会
    • Place of Presentation
      琉球大学
  • [Presentation] ロタキサン結合およびイオン性会合によりプログラム組織化した会合体の物性制御

    • Author(s)
      三原のぞみ, 山田泰之, 田中健太郎
    • Organizer
      第63回錯体化学討論会
    • Place of Presentation
      琉球大学
  • [Presentation] Organized Assembly of Metal Complexes toward Nano-Space and Nano-Device

    • Author(s)
      Toshio Nishino, Yasuyuki Yamada, Kentaro Tanaka
    • Organizer
      The 3rd Campus Asis Symposium
    • Place of Presentation
      Seoul National University
  • [Presentation] Heteronuclear metal complex formation in triply stacked porphyrin-phthalocyanine arrays

    • Author(s)
      Nozomi Mihara, Yasuyuki Yamda, Kentaro Tanaka
    • Organizer
      The 2nd Japan-France coodination chemistry symposium
    • Place of Presentation
      Nara, Japan
  • [Presentation] ポルフィリンケージで多重にインターロックされたフタロシアニン

    • Author(s)
      伊藤涼平, 荻野沙也佳, 山田泰之, 田中健太郎
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
  • [Presentation] 両端にb-ジケトン基を配したカルバゾールを配位子とした自己組織型[4+4]大環状金属錯体の構築とアニオン認識

    • Author(s)
      西野智雄, 山田泰之, 田中健太郎
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
  • [Presentation] ペプチド二重鎖中にプログラム組織化したポルフィリンアレイ

    • Author(s)
      山田泰之, 西尾基樹, 久保田貴之, 田中健太郎
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
  • [Presentation] 4重ロタキサン型ポルフィリン/フタロシアニンスタッキングアレイ内での金属イオンヘテロ組織化と架橋型金属錯体の合成

    • Author(s)
      山田泰之, 中村友梨香, 三原のぞみ, 田中健太郎
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
  • [Presentation] カルバゾール‒サルフェン型大環状金属錯体によるカラムナー液晶の構築

    • Author(s)
      河野慎一郎、石田夕加里、田中健太郎
    • Organizer
      ナノ学会 第11回大会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
  • [Presentation] Liquid Crystalline Metallomacrocycles Toward Soft Nanospace

    • Author(s)
      Shin-ichiro KAWANO
    • Organizer
      New Trends of Nano- or Bio-materials Design in Supramolecular Chemistry
    • Place of Presentation
      Kyushu University
  • [Presentation] カルバゾールーサレン型大環状化合物の金属錯形成による液晶性制御

    • Author(s)
      河野慎一郎、石田夕加里、田中健太郎
    • Organizer
      錯体化学会第63回討論会
    • Place of Presentation
      琉球大学
  • [Presentation] Liquid Crystalline Metallomacrocycles toward Soft Materials with Nanospaces

    • Author(s)
      Shin-ichiro KAWANO
    • Organizer
      Asian International Symposium as a part of The 94th Annual Meeting of Chemical Society of Japan
    • Place of Presentation
      Nagoya University
  • [Presentation] Synthesis and Self-Assembled orientation of Discrete Molecular Square Consisting of Paddle Wheel Complex

    • Author(s)
      Ako Sasaki, Shin-ichiro Kawano, Kentaro Tanaka
    • Organizer
      The 15th Joint Seminar University of Muenster-Nagoya University
    • Place of Presentation
      Nagoya University
  • [Presentation] Liquid Crystalline Macrocycles Composed of Paddle Wheel Metal Complex

    • Author(s)
      Ako Sasaki, Shin-ichiro Kawano, Kentaro Tanaka
    • Organizer
      錯体化学会第63回討論会
    • Place of Presentation
      琉球大学
  • [Presentation] Structures and Liquid Crystalline Properties of Dibenzothiophene-Salen-Based Macrocyclic Metal Complexes

    • Author(s)
      Takashi Hamazaki, Shin-ichiro Kawano, and Kentaro Tanaka
    • Organizer
      錯体化学会第63回討論会
    • Place of Presentation
      琉球大学
  • [Presentation] ジベンゾチオフェンとサレンが交互縮合した大環状化合物とその金属錯体のサーモトロピック液晶:金属イオンと配向構造の相関

    • Author(s)
      濱﨑貴志、河野慎一郎、田中健太郎
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
  • [Presentation] サルフェン形成をもとにした動的共有結合によるディスクリートなジインドロカルバゾール型超大環状化合物の合成

    • Author(s)
      加藤雅大、河野慎一郎、田中健太郎
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
  • [Presentation] 両端にb-ジケトン基を配したナフタレンジイミド型配位子からなる大環状金属錯体の合成と配向組織化

    • Author(s)
      原田孝広、河野慎一郎、田中健太郎
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
  • [Presentation] Electronic interactions of porphyrins and phthalocyanines in the triply stacked porphyrin-phthalocyanine arrays

    • Author(s)
      Nozomi Mihara, Yasuyuki Yamda, Kentaro Tanaka
    • Organizer
      The 3rd International Conference on the MEXT Project of Integrated Research on Chemical Synthesis “ Synergy of Theory and Molecular Transformation”
    • Place of Presentation
      Fukuoka, Japan

URL: 

Published: 2015-05-28  

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