2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Innovative Chiral Molecules and Polymers Analysis and Separation Methods Based on Three-Dimensional Space Imaging
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19H00909
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
生越 友樹 京都大学, 工学研究科, 教授 (00447682)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
淺川 雅 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 准教授 (90509605)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ピラー[5]アレーン / 面性不斉 / 不斉転写 / イオン間相互作用 / 原子間力顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鏡像構造であるS体とR体の物質量、結合のエネルギーは等しい。そのためキラル分子１分子１分子を取り出して、分子レベルでそのキラリティーを判別することは最難関の課題である。例えば、キラルカラムや円二色性測定、NMRスペクトルによるジアステレオマー法を用いると、S体とR体の割合（鏡像体比）を決定できるが、これはすべての分子の平均値である。S体とR体のキラル分子が、分子レベルでどのように２次元基板上で空間分布しているかを直接観察することは困難である。
2年目である2020年度は、ピラー[5]アレーンが、基板表面に集合化し、超分子ポリマー形成の過程を高速原子間力顕微鏡により直接観察することに成功した。アルキル鎖の長さが重要であり、短い鎖長の時は、ピラー[5]アレーンが基板表面に立った構造を形成するが、長い鎖長の場合は、基板にピラー[5]アレーンが横たわった構造を形成することが分かった。またピラー[5]アレーンの面性不斉の誘起及び集合体形成によるキラル転写について解明することができた。ピラー[5]アレーンの片面に相互作用部位であるカルボン酸基、もう片面は相互作用しないアルキル基を導入した異なる面を有したピラー[5]アレーンを合成した。得られたピラー[5]アレーンに、点不斉を有するアミンを添加すると、ピラー[5]アレーンの面不斉に由来するＣＤシグナルが観測された。逆の不斉を有するアミンを添加した場合は、逆の符号のＣＤシグナルが観測されたことから、アミンの点不斉がピラー[5]アレーンの面不斉を誘起していると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
高速原子間力顕微鏡を用いることで、基板表面での超分子ポリマーの形成・解離を直接観察することができた。超分子形成の動的な挙動が明確に観察できることから、当初の計画以上に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目では、動的な超分子ポリマーの形成・解離を直接高速原子間力顕微鏡により観察することができた。またピラー[5]アレーンの面性キラリティーを点不斉を有するアミンで誘起することにも成功している。そこで3年目の2021年度は、面不斉を有するアミンとカルボン酸を有するピラー[5]アレーンを混合した際に形成するキラルナノチューブについて、キラル転写がどのように起こっているかを調査する。また得られたキラルナノチューブについて、高解像度原子間力顕微鏡により観察を行い、キラルナノチューブの詳細なナノ構造について観察する。また高速原子間力顕微鏡を用いることで、キラルなチューブ形成がどのように起こっているか、チューブ形成におけるキラル選択性がどのように起こっているかを直接観察する。キラルナノチューブ形成において、面性キラリティーが適合する場合と適合しない場合においても、ナノチューブ形成速度が変化すると予測される。またキラルナノチューブにゲストを添加させた際の、ゲストのチューブへの取り込みについて高速原子間力顕微鏡で直接観察する。点不斉を有するキラルなゲストを用いることで、キラルナノチューブとゲストのキラリティーが一致する場合としない場合について、取り込み過程についても変化すると予測される。
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