2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of Anion Determination System Utilizing Supramolecular Fluorescent Probe Based on Ion-pair Metal Complex
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20K05565
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| Research Institution | Osaka Kyoiku University |
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Principal Investigator |
久保埜 公二 大阪教育大学, 教育学部, 教授 (00269531)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横井 邦彦 大阪教育大学, 教育学部, 名誉教授 (30144554)
谷 敬太 大阪教育大学, 教育学部, 教授 (60207165)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 蛍光プローブ / アニオン定量 / 環境分析 / 金属錯体 / 超分子相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，リン酸イオン・二リン酸イオンなどのアニオンを高選択的に捕捉し，水溶液中で強い蛍光を示すカチオン性金属錯体の創製と，この錯体のイオン対結晶を蛍光プローブとする超分子型アニオン定量法の構築を行うものである。令和３年度は，新規蛍光性配位子，並びに蛍光プローブとなるイオン対金属錯体の合成と結晶化，ならびにその物性評価を行った。蛍光性配位子としては，キノリノール誘導体，カルバゾール誘導体の合成を行い，それぞれ新規化合物が得られた。さらに，これらを配位子とする亜鉛(II)イオン並びにインジウム(III)イオンとの錯体合成と単結晶化をそれぞれ試みた。このうち，キノリノール誘導体については，キノリノールにジピコリルアミンを導入した配位子において，硝酸亜鉛 (II)および硝酸インジウム(III)とのイオン対錯体がそれぞれ単結晶として得られ，Ｘ線構造解析から組成を決定することができた。さらに，スルホ基を有するキノリノール系配位子のナトリウム塩の結晶化に成功し，この水溶性化合物についてもＸ線構造解析から組成を決定することができた。得られたイオン対錯体結晶を水系溶媒に溶解した溶液において，吸収スペクトル並びに蛍光スペクトル測定を行い，蛍光プローブとしての安定性に関する評価とアニオン添加実験を行った。その結果，令和３年度に得られたキノリノール系の硝酸インジウム(III)とのイオン対錯体は，水溶液中でも比較的安定で，且つ令和２年度に得られたプローブ錯体よりも蛍光強度が高いことが示された。このプローブ錯体は二リン酸イオンに対して選択的に消光し，滴定実験の結果から水/メタノール溶液中では二リン酸イオンが配位した三元錯体を形成している可能性が示唆された。
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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
計画通りに蛍光性化合物（キノリノール誘導体，カルバゾール誘導体）を合成し，これらの化合物のX線構造解析を行うことでそれぞれの分子構造に関する有用な知見が得られた。このうち，キノリノール誘導体については，目的である水溶性の高いイオン対錯体結晶が得られ，さらにその錯体の分子構造についても有用な知見が得られた。これらの錯体のうち，錯体結晶を用いることで溶液内錯形成による溶液よりも高い蛍光強度を示す場合があることを確認している。このイオン対錯体を蛍光プローブとする溶液に二リン酸イオンを添加すると高感度で且つ選択的に消光応答することが確認された。よって，おおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画に従い，令和3年度において良好な結果が得られたイオン対金属錯体結晶を蛍光プローブとして用いて，溶液内において各種アニオンとの超分子錯体の生成確認を行い，アニオン添加によってスペクトル変化が見られた系については，連続変化法やアニオン滴定を行うことで超分子錯体の組成比や安定度定数を決定し，その超分子構造について考察するとともに妨害イオンの検討も行うことでアニオンプローブとしての評価を行う。さらに，得られた結果をイオン対金属錯体の設計にフィードバックすることで，より高性能な超分子型のアニオン蛍光プローブの設計を行う。
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| Causes of Carryover |
理由 物品費の購入を次年度にしたことと，合成用試薬やスペクトル測定用溶媒などの消耗品費の使用が少なかったことに加えて，学会がオンライン開催となったことに伴い，旅費が発生しなかったためである。
使用計画 予定に加えて，合成用試薬，スペクトル測定用溶媒やセルなどの物品費，データ整理に対する謝金などに使用する予定である。
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