2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of inclusion methods with high selectivity and wide guest scope for difficult-to-separate guests by controlling the guest recognition space in cyclic host crystals
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18K05070
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
諸橋 直弥 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70344819)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | カリックスアレーン / 有機分子 / 希土類イオン / 有機結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は環状ホスト分子が形成するチャネル構造を持たない分子結晶により，様々な難分離性の有機分子やレアメタルを競争条件下で高選択的に包接する方法を確立することである。計画した課題に対して，本年度は下記の成果を得た。
1. カリックス[4]アレーンのヒドロキシ基のうちの二つをアミノ基に変換した誘導体の結晶を用いて，有機分子の混合物からの競争的捕捉実験を行った。その結果，ジアミノ体がアルコールとケトンの競争的包接実験において，カリックス[4]アレーンそのものの結晶よりも，ケトンに対して高い選択性を有することが確認された。有機分子包接における，カリックス[4]アレーン上のヒドロキシ基変換の有用性を明らかにした。
2. カリックス[4]アレーンジホスホン酸から調製したビス(テトラメチルアンモニウム)塩の結晶は，希土類イオン[La(III), Eu(III), Yb(III)]を含む水中からYb(III)を選択的に捕捉する。水相の酸の濃度，捕捉実験時の温度，攪拌時間を最適化することで，Yb(III)に対する選択性を向上させることに成功した。また，各種解析により，ホストとYb(III)の比が2:1である錯体の結晶が生成し，その錯体結晶がLa(III), Eu(III)を捕捉した錯体結晶よりも熱力学的に安定であるため，Yb(III)選択性が発現したことを明らかにした。また，アンモニウム塩の単結晶X線構造解析にも成功し，希土類イオンを効率的に捕捉できるように結晶構造が予備組織化されていることも明らかにした。
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