2019 Fiscal Year Annual Research Report
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19H02693
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
湯浅 順平 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 准教授 (00508054)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 環状希土類錯体 / 非閉鎖系空間 / キラリティー / 疎水性空間 / 多核構造 / 発光 / ホストゲスト / 希土類錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究の目的は、環状希土類錯体を拡張した柔軟な非閉鎖系ナノ空間を創出することである。当初開発を計画していた非閉鎖系空間はフラーレンやカーボンナノチューブなどのπ電子系化合物の捕捉に適したナノメートルサイズの疎水性空間をもつ構造体の構築である。希土類錯体はその特徴として、配位子と金属イオンとの結合がイオン結合的であり結合に柔軟性がある。そのためゲスト分子のサイズや大きさに応じて構造とサイズを柔軟に変調できるナノ空間の創出が可能である。さらに、本研究で開発する４核環状希土類錯体は形式電荷として４マイナスの負電荷をもつため、非閉鎖系空間に捕捉したπ電子系化合物をアセトニトリルなどの極性溶媒に溶解させることができる。研究計画は申請者の４核環状ヘリケート希土類錯体に関する先行研究(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 3683.)を基盤におこなった。その結果、希土類イオン核を複数有する多核構造の合成と単結晶x線結晶構造解析に成功した。 単結晶x線結晶構造解析の結果から、内部に１次元性のゲスト分子を挿入できる空洞構造を確認した。また、密度汎関数計算(DFT法)による多核希土類錯体のモデル構築を行い、単結晶x線結晶構造解析から得られた多核希土類錯体の結晶構造とDFT法から得られたモデル構築との間に良い一致を見出した。このことからホスト側の多核希土類錯体の非閉鎖系空間のサイズと安定性を計算化学の観点から事前に予測できる手法の開発につながる成果についても得ることができた。
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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
本申請研究の目的は、環状希土類錯体を拡張した柔軟な非閉鎖系ナノ空間を創出することである。当初開発を計画していた非閉鎖系空間はフラーレンやカーボンナノチューブなどのπ電子系化合物の捕捉に適したナノメートルサイズの疎水性空間をもつ構造体の構築である。研究の結果、希土類イオン核を複数有する多核構造の合成と単結晶x線結晶構造解析に成功した。 単結晶x線結晶構造解析の結果から、内部に１次元性のゲスト分子を挿入できる空洞構造を確認した。密度汎関数計算(DFT法)による１次元性のゲスト分子と今年度に開発した多核希土類錯体との複合体を計算し、単結晶x線結晶構造解析から確認された空洞構造の大きさが、次元性のゲスト分子を挿入できるのに十分なお大きさであり、ホストゲスト相互作用を増強する適切な溶媒条件において、本研究で開発した非閉鎖系空間に様々なゲスト分子を挿入できることを示唆する結果を得ることができた。また、密度汎関数計算(DFT法)による多核希土類錯体のモデル構築を行い、単結晶x線結晶構造解析から得られた多核希土類錯体の結晶構造とDFT法から得られたモデル構築との間に良い一致を見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のように今年度の研究結果において、１次元性のゲスト分子の挿入に適した多核希土類錯体の開発に成功した。密度汎関数計算(DFT法)による多核希土類錯体のモデル構築を行い、単結晶x線結晶構造解析から得られた多核希土類錯体の結晶構造とDFT法から得られたモデル構築との間に良い一致を見出した。このことはDFT法によって予め非閉鎖系空間を提供する多核希土類錯体の構造モデリングを高精度に行うことが可能であることを示唆している。この結果を踏まえ、2020年度以降の研究計画においては、DFT法による非閉鎖系空間の構造モデアリングを積極的に実施し、内部の空洞構造の大きさを拡張した多核希土類錯体の合成と単結晶x線結晶構造解析による構造確定を行う。また新規に合成した非閉鎖系空間に１次元性のゲスト分子を相互作用させ、ホストゲスト相互作用の有無をNMRや円二色性(CD)スペクトル、円偏光発光(CPL)スペクトルの変化から追跡する。
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