2021 Fiscal Year Annual Research 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
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19K22115
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| Research Institution | Kumamoto University |
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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)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| 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 |
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| 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量体を合成し，電解質溶液中，電気化学的なレドックス制御により室温で分子を駆動する新しい概念を提唱することを目的にしている。
2021年度は，2020年度に得られた知見をベースに出発原料の分子構造デザインを練り直し，また新たな合成ルートを計画した。具体的には，コアとなるポルフィリン前駆体のフェニル基末端にボロン酸を導入し，ポルフィリンの5-位にブロモ基が導入された前駆体とのSuzukiカップリングによるワンステップ合成を展開した。目的とする５量体の存在を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。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，無置換体と比べて反応性が低下し５量体の確認には至らなかった。しかし，無置換体５量体を含む合成物が得られたので，これを分離すべく水溶性の分子カプセルに取り込みその内包状態を調査し，一部取り込まれて水溶化することに成功した。今後，分光学的な定量と内包物の電極界面での放出条件を検討していく。一方，回転軸分子となる５量体の金属イオンに配位する部位を精密に設計したポルフィリン誘導体の合成は完了した。また，関連する学会発表１件，合成された５量体のレドックス制御に繋がるイオン液体電気化学界面関係の論文４件を発表した。
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