2017 Fiscal Year Research-status Report
樹状分子－金属ナノ粒子複合体による柔軟なナノ空間制御法の開発と合成触媒への展開
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17K05838
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
岡村 浩昭 鹿児島大学, 理工学域理学系, 教授 (30244221)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
蔵脇 淳一 鹿児島大学, 理工学域理学系, 教授 (10170078)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 金属ナノ粒子 / 有機無機複合材料 / 樹状分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、樹状分子－金属ナノ粒子複合体を調製し、その柔軟性の高い疎水性内部空間を利用して、分子量選択的な疎水性分子の可溶化と、ユニークな選択性を示す有機合成反応触媒としての利用を検討することを目的としている。平成29年度の研究実績は以下の通りである。
１．末端部分にアルキルスルファニルアニリンを有するポリアミドアミン（PAMAM）型樹状分子を合成した。これまでに第0世代から第3世代まで、4種類の化合物の合成を完了している。世代数が増加するにつれて、生成物の収率が低下するため、今後は合成法の改良が必要である。
２．得られた化合物と、Au3+およびAg+イオン溶液との反応で、対応する金属ナノ粒子溶液が得られることを確認した。反応はいずれの場合も室温下で進行し、対応する金属ナノ粒子のプラズモン共鳴に相当する吸光スペクトルを示す溶液が得られた。得られた粒子の平均粒径は、走査型電子顕微鏡像で確認したところ、反応条件によって、6 nm 程度から 50 nm 以上と、大きなばらつきがあった。粒径制御には反応速度の制御が有効であった。特に、ヒドリド還元剤を添加し、金属イオンの還元をすばやく進行させることで、粒径が小さく、粒度分布の狭いナノ粒子溶液が得られた。
３．ナノ粒子溶液の安定性は、樹状分子の世代数が大きくなるにつれ、低下した。また、銀ナノ粒子よりも金ナノ粒子の方が不安定な傾向を示している。条件検討の結果、平均粒径 6.5 +-0.8 nm の銀ナノ粒子を安定に得るための条件を確立した。
４．ナノ粒子の調製と併せて、疎水性の抗腫瘍性化合物hyptininの合成を行った。その結果、従来報告されていた構造は誤りであることが確認された。hyptininの類縁体についても、全合成を行い、その構造を確認する必要がある。
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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
H29年度の当初計画をほぼ達成している。
末端部分にアルキルスルファニルアニリンを有する4種類の樹状分子を合成し、これらを用いた金および銀ナノ粒子の調整に成功している。また、得られたナノ粒子の走査型電子顕微鏡像から、これらの粒径と形状を確認した。
あらかじめ予想されていたことではあるが、第3世代樹状分子－金ナノ粒子複合体は比較的不安定であり、調製後1週間程度で凝集し、沈殿を生じている。触媒として繰り返し利用をするためには、安定性を向上させる必要がある。
当初計画では、得られた金属ナノ粒子複合体の透過型電子顕微鏡像撮影も行う予定であったが、試料の調製に手間取っており、現在のところ実施できていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
H29年度の検討によって調製法を確立した、樹状分子－金および銀ナノ粒子複合体の透過型電子顕微鏡像を確認し、ナノ粒子の粒径と形状について、より詳しい情報を得る。
触媒として有望な白金ナノ粒子についても、調製法の検討を進める予定である。類似の化合物を利用した予備的検討によれば、金ナノ粒子の調製法とほぼ同一の条件で調整が可能であると考えられる。
安定な溶液として得られた樹状分子－銀ナノ粒子溶液を用いて、疎水性化合物の可溶化実験を行う。樹状分子の世代数と、可溶化可能な分子の大きさ、可溶化の程度について検討を行う予定である。
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