2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Supramolecular Nanoreactors Using Spatially Controllable Organic Porous Materials
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20H02548
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤内 謙光 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30346184)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 多孔質構造 / 電荷補助型水素結合 / 自己組織化 / 超分子 / ナノリアクター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、まず複数の有機分子により階層的に巨大な超分子複合体を作成する。さらに超分子複合体を自律的に組み上げることによって、デザイン可能なナノ空間を有する超分子多孔性物質を構築する。このような多孔性物質のナノ空間表面を化学修飾し、触媒金属を配位することで精緻にコントロールされた反応場を創出し、物理刺激（光、熱）を印加することにより高度に制御された超分子ナノリアクターを創製することを目的とする。
第2年度は計画通り初年度に引き続き、酸塩基反応によって複数種からなる巨大な超分子複合体を作成し、階層的にそれらを集積させ、触媒金属を担持させることによって一連の触媒機能性多孔質有機塩の構築を確立することを目指した。
前年ナノリアクター構築に成功したポルフィリン骨格の汎用性、展開性を高めるためにアミン側の分子設計に着目した。以前の研究からポルフィリン骨格を用いると多孔質構造が形成されるのは判っていたが、過剰な相互貫入のため空孔が消滅してしまう。そこで、アミン側のTPMAに着目し、フェニル基のパラ位に様々な置換基を導入して、立体障害により相互貫入を阻止して空孔が形成されると考えた。パラ位に塩素を導入したものでは、無置換のTPMAと同様のトポロジーネットワークを形成しながら、相互貫入のないシングルネットワークの多孔質構造が得られた。この多孔質材料にPdを担持させ、モデル反応として鈴木宮浦カップリング反応に用いると一般的な触媒を用いたときと同等以上の反応効率で反応が進行することが解った。今後は、空孔形状を用いた基質選択性などについて検討を行っていく。
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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
構造解析に用いる分析機器の消耗品の海外よりの入荷がコロナ禍のため大幅に遅れ解析に遅滞が生じたが、研究自体は目的とした反応系の拡張に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで構築したナノリアクターの構造の安定化を行い、リサイクル性の向上を目指す。その上で多孔質構造に負荷の大きい酸化還元反応を行い、その反応効率の向上を達成する。
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