2017 Fiscal Year Research-status Report
ヘテロ原子間相互作用を活用する分子アクチュエーターの構築と機能材料への展開
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16K05898
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
仲程 司 近畿大学, 理工学部, 准教授 (10375371)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 環状セレン化合物 / コンフォメーション制御 / ハイパーバレントジカチオン / 分子アクチュエーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「新規な金属ナノ粒子複合体合成と光触媒作用による金属ナノ粒子合成」（平成２９年度）
蛍光性官能基を導入した分子アクチュエーター(環状セレン化合物に1-アミノピレンを2つ導入した化合物)は、適当な電子アクセプター共存下に於いて光照射により蛍光性官能基上の電子が励起されることで電子供与能を増し、電子アクセプターに電子を受け渡すことが可能となる。この際、電子ドナーとなった分子アクチュエーターでは、2電子酸化されることで分子内部のヘテロ原子間に結合性の相互作用が生まれる。これにより、コンフォメーション変化を伴ってそのジカチオン体を生成する。こうした作用を金属イオン（電子アクセプター）の還元に利用することで、分子アクチュエーターは光照射のみで金属イオンを還元できると考えられる。またこの時、分子アクチュエーターのジカチオン体は、分子内部で生じた大きな分極構造とシクロファン部位の大きなポケットが、ナノサイズの物体と相互作用して包み込む作用を持つと考えられる。このようにして生じた分子アクチュエーターのポケット内側へ、還元されて生じた金属原子が取り込まれながら成長していくことで、粒子サイズが整った金属ナノ粒子が生成できると考えられる。実際、平成28年度に行った実験において金ナノ粒子の生成が確認できた。平成29年度の研究においては、金ナノ粒子以外の金属ナノ粒子である白金や銀、パラジウムなどの金属ナノ粒子の生成に関しても金ナノ粒子と同様に生成できることが確認できた。これらの金属ナノ粒子は、いずれも有機溶媒に対して再分散性を示すことを確認している。また、一般的には合成するのが比較的困難とされてきた白金ナノ粒子においても、有機溶媒中で安定に分散している様子が確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
（理由）
平成29年度の研究計画では、電子的な酸化還元応答に伴ってコンフォメーションを変化させる分子アクチュエーターの性質を活用することで、金属ナノ粒子の保護基交換反応を行うことを見据えて実験を行う予定であった。DFT計算の結果から、金属ナノ粒子の保護基として働いている分子アクチュエーターのジカチオン体は、還元反応によりコンフォメーションおよび分子内の分極率を変化させる。また、これに伴って金属ナノ粒子との相互作用力は弱まり、金属ナノ粒子を安定に保護できなくなることが予想された。分子アクチュエーターは、チオール類やホスフィン類等で容易に還元されることが確認できており、また、チオール類やホスフィン類は、金属ナノ粒子のリガンドとしてもよく知られた化合物群でもある。そこで、分子アクチュエーターのジカチオン体で保護された金ナノ粒子に対して、フェニルエタンチオールを反応させることでリガンド交換を試みた。その結果、各種測定により金ナノ粒子の保護基がフェニルエタンチオールに交換されていることが確認できた。またこの反応は、穏和な条件の下で進行することも確認できた。これにより、分子アクチュエーター存在下で金ナノ粒子を合成後、チオール類を作用させることで、粒子径の整ったチオール保護金ナノ粒子が合成できることが確認できた。現在、こうした反応を連続的に活用することで、分子アクチュエーターを光触媒的に利用した金属ナノ粒子の連続合成に向けた研究を継続的に行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
「新規ベルト状ポリセレノシクロファンの合成とその酸化還元反応を利用した構造制御」（平成30年度）
最終年度となる平成30年度は、分子アクチュエーターの基本骨格をベルト状に連結させたマクロサイクリック状ポリセレノシクロファンを合成し、多電子酸化還元応答を利用したキャビティ開口部の制御を目指す。分子アクチュエーターの可動部分をベルト状包接分子の開口部に利用することで、分子内部の中空空間における分子やイオンの出入りを制御することを目指して研究を行っていく。
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| Causes of Carryover |
本年度の研究において\3,639の繰越金が生じたが、概ね当初の研究計画通りに研究費の執行は行われているものと考えている。最終年度となる平成30年度は、繰越金（\3,639）を含め、機器消耗品や有機合成用試薬等の購入金額に合わせて使用していく予定である。
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| Remarks |
研究者の所属する研究室のホームページ
研究概要欄に記載したカルコゲン化合物の箇所に、今回の研究テーマである分子アクチュエーターが紹介されている。
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Research Products
(4 results)
