2019 Fiscal Year Research-status Report
Construction and application of novel chiral structures utilizing hetero-interaction between pseudo-enantiomers
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19K05388
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
山田 泰教 佐賀大学, 理工学部, 教授 (20359946)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鯉川 雅之 佐賀大学, 理工学部, 教授 (90221952)
米田 宏 佐賀大学, 理工学部, 助教 (50622239)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 擬似エナンチオマー / ホモキラル相互作用 / ヘテロキラル相互作用 / 立体特異的集積化 / 強発光性金属錯体 / 多環式芳香族化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，１）異なる多環式芳香族化合物のヘテロキラル相互作用に基づく集積化，２） 強発光性金属錯体のヘテロキラル相互作用に基づく混晶化，３）金属酸化物ナノ粒子に担持した光学活性分子のヘテロキラル相互作用の応用，という三つの課題を設定し，擬似エナンチオマー間のヘテロ相互作用を利用した新奇キラル構造の構築と共に，特異な機能の解明と応用を目指している。本年度は，１）の課題に関して，アントラセンやフルオレンなどの環状構造と共にホルミル基を有する有機化合物に対して，アミノ酸をはじめとするアミノ基を有する光学活性化合物を反応させることにより，幾種かのキラルな多環式芳香族化合物を合成することに成功した。２）の課題に関しては，光学活性なジホスフィン化合物を配位したキラルな銅一価や銀一価錯体，光学活性なジアミンとサリチルアルデヒド類の縮合により得られる化合物を配位したキラルな亜鉛錯体の幾種かを合成することができた。また，１）の課題と２）の課題の両者に関して，エナンチオマー間だけでなく擬似エナンチオマー間とのヘテロキラル相互作用に基づく結晶化について検討した。得られた光学活性錯体，ラセミ結晶，擬似ラセミ結晶の一部について，単結晶X線構造解析，CDおよび発光スペクトル測定などから，各々の結晶の構造と分光学的性質について比較した。光学活性錯体については，発光性励起状態に関する知見を得る目的で，TD-TDF計算により電子遷移の性格や電子構造を明らかにした。その結果，合成した化合物の系のうち，光学活性なジホスフィン化合物を配位したキラルな銅一価や銀一価錯体の系については，キラルな結晶，ラセミ結晶，擬似ラセミ結晶のそれぞれにおいて，目視で発光の色合いや強度が違うことを確認できる程，発光特性が著しく異なる例を見出すことに成功した。
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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
上記１）の課題については，環状構造と共にホルミル基を有する有機化合物に対して，アミノ基を有する光学活性化合物を反応させることにより，幾種かのキラルな多環式芳香族化合物を合成することに成功しており，X線構造解析に適した各種単結晶を得るための条件を見出している。２）の課題についても，キラルな結晶，ラセミ結晶，擬似ラセミ結晶のそれぞれを得ることに成功しており，今後単結晶X線構造解析を行うことにより，ヘテロキラル相互作用の詳細を把握できる状態にある。また，当初対象としていなかった螺旋型錯体や希土類元素を含む異種多核錯体など，擬似エナンチオマー間のヘテロ相互作用を利用した新奇キラル構造の構築に適した新たな系の開拓にも成功している。さらに，キラルな銅一価や銀一価錯体の系については，想定していた以上に興味深い結果を得ている。これらの事実を総合し，本研究課題は概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度の成果を踏まえ，１）の課題に関しては，既に得られている化合物を用いて単結晶育成を検討する共に，新しいタイプの光学活性多環式芳香族化合物の合成やヘテロキラル相互作用に基づく積層化について追究する。２）の課題では，単結晶X線構造解析には至っていない系の単結晶育成を検討する。また，新たに得られた螺旋型錯体や希土類元素を含む異種多核錯体については，ヘテロキラル相互作用に基づく混晶化を目指す。さらに，キラルな銅一価や銀一価錯体の系については，単結晶Ｘ線構造解析，固体状態の円偏光スペクトル，発光量子収率や発光寿命，DFT計算等により，構造や物性を実験と理論の両面から評価する。３）の課題に関しては，金属酸化物ナノ粒子への担持に有効な光学活性分子を設計・合成し，金属酸化物に対する吸着能の評価までは着手する。
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| Causes of Carryover |
本年度は，本研究課題の予備的実験を実施した際に購入していた光学活性化合物や金属塩を用いて合成した多環式芳香族化合物や発光性金属錯体などで興味深い結果を得ることができたため，当初予定した高価な光学活性化合物や金属塩の購入には至らなかった。また，当初参加予定であった遠方での成果発表を今年度は取り止め，次年度以降とすることに変更したため旅費も発生しなかった。未使用分については，次年度以降の成果発表のための旅費に充てる他，遂行上欠かせない光学活性化合物や金属塩等を購入することにより，研究計画をスムーズに進める。
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