2020 Fiscal Year Research-status Report

異種金属導入スター型ポルフィンの開発と電気化学界面における多点配位制御

Research Project

Project/Area Number	19K22115
Research Institution	Kumamoto University
Principal Investigator	吉本惣一郎熊本大学, 産業ナノマテリアル研究所, 准教授 (30323067)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	竹内正之国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (70264083) 西山勝彦熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (10202243)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2022-03-31
Keywords	ポルフィリン５量体 / 分子回転 / レドックス制御 / 配位結合
Outline of Annual Research Achievements	分子機械の研究分野は，回転やねじれなどの分子運動を利用した溶液中でのケミストリーから基板上で分子の動きをナノスケール可視化し分子の動的挙動の解明へと展開されつつある。超高真空中極低温から室温レベルへの制御へ展開し，より現実的な空間における動作・制御を開拓・実現することが重要となる。本研究では，溶液中において分子の動的な制御を実現するために，基板上に異種金属ポルフィンのスター型５量体を作製し，電解質溶液中，電気化学的なレドックス制御によりON-OFFシグナル機能を実証し，室温で分子を駆動する新しい概念を提唱を目指している。 2020年度は，2019年度に見直した合成ルートに基づき，ブロモ基あるいはヨード基を有するポルフィリンビルディングブロックをベースとして，有機合成によるスター型５量体ポルフィンの合成に取り組んだ。ポルフィリンの5-位にブロモ基が導入された前駆体からスタートしたが，ボロン酸化の収率が思いのほか低く，副反応が生じることが明らかとなった。さらに金属イオンを配位させたポルフィリン誘導体とのカップリング反応へ展開したが，目的とする５量体はかろうじて確認できたものの生成量が極めて少なく，副生成物あるいは反応途中の前駆体類との分離が困難であった。提案した５量体の構造を得るにはビルディングブロックとなるポルフィン前駆体の更なるデザインの変更が必要であると考え至り，出発原料の構造デザインを再度検討した。また，本研究の相補的な成果として，ポルフィリン型の複雑な三核金属錯体の組織化とイオン液体電気化学に関する論文発表を2件行った。なお，前者の論文は Bull. Chem.Soc.Jpn.のselected paperに選出され，インサイドカバーが掲載された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 骨格は同じであるが周辺官能基等を変更しデザイン修正した５量体ポルフィンの分子合成に計画を変更した。また，新型コロナ感染症に伴う国，県，大学レベルの対策とその対応によって，研究活動の一部（分担者機関での合成や測定等）が制限されたことにより，進捗がやや遅れている。
Strategy for Future Research Activity	新型コロナ感染症の影響で全体的に研究進捗が遅れているため研究計画を１カ年度延長した。カップリングするポルフィン前駆体の官能基を相互に入れ替えたデザイン変更および合成ルートの見直しを行ったので，修正２版のスター型ポルフィン５量体の合成を目指す。
Causes of Carryover	新型コロナ感染症の影響で研究の進捗が遅れていることに加え，2020年3月に参加を予定していた国際会議の開催が１年延期となったがさらに延期となり開催未定となっており，研究期間を１年間延長し残予算を繰り越した。国際会議の旅費と合わせて，合成計画修正案を実施するための消耗品購入費用に充てる。