2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Functional Chiral Space produced in Supramolecular Assemblies
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21H04685
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
灰野 岳晴 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (80253053)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関谷 亮 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (00376584)
平尾 岳大 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 助教 (20825343)
木原 伸一 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (30284524)
秋根 茂久 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 教授 (30323265)
有賀 克彦 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA主任研究者 (50193082)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | 超分子ポリマー / 分子認識 / らせん / 不斉増幅 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，カリックスアレーンやレゾルシンアレーンの自己集合により生じるらせん構造をもつ超分子カプセルや超分子らせんポリマーの開発を行った。八つのリン酸エステルで修飾されたビスレゾルシンアレーンキャビタンドとキラルなビスアンモニュウム塩の会合により，キラルにねじれた超分子ポリマーの合成に成功した。キラルなビスアンモニュウム塩のキラリティは，重合することでビスレゾルシンアレーンキャビタンドのらせんを協同的に誘起していることが明らかとなった。また，この超分子らせんポリマーを原子間力顕微鏡により直接観測することに成功した。動的らせん構造をもつ超分子カプセルのらせんキラリティをゲスト分子により誘起し，記憶することでキラルな超分子らせんカプセルを合成した。超分子カプセルの提供するキラルな空孔は，発光性のアキラルなゲスト分子を包接する。キラルな空孔内に包接されたゲスト分子は，キラルにねじれることで円偏光発光を発現した。空孔のキラリティーは右巻きも左巻きも自在に生み出すことができるため，生み出される発光の円二色性も自在に制御できることがわかった。カリックスアレーンの自己集合により得られる水溶性三重螺旋錯体のらせん性は動的平衡状態にある。この空孔にはキラルなカチオン性ゲスト分子が二分子包接され，三重螺旋錯体はゲスト分子のキラリティにより片巻に誘導される。ゲスト分子のキラリティにより誘起されるらせんキラリティに不斉増幅現象が観測された。
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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
本研究課題では，超分子らせんポリマーの動的らせん相互変換を制御することで，不斉増幅やそれに伴う新しい超分子機能を創製する分子論的アプローチを確立することを目的としている。カリックス[4]アレーンやレゾルシンアレーンビスキャビタンドの超分子三重らせん錯体や自己集合超分子らせんポリマー，らせん自己集合カプセルのらせん誘起挙動に協同性や不斉増幅現象を見出すことができたので，概ね予定した研究計画に沿った成果となっている。ゲスト包接により誘導された包接空孔のキラリティをゲスト分子のキラルなねじれに転写し，円偏光発光を生み出すことに成功したことは，本研究課題でらせんキラリティに由来する新しい機能を創製すると言う重要な目的の一つを達成したことになる。また，既にこれらの研究成果については，本年度に学術論文として報告した。よって，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 |
次年度は，カリックスレゾルシンアレーンカプセルを連結した超分子らせんポリマーのらせん構造制御とらせん誘起の協同性について調査する。具体的には，カリックスレゾルシンアレーンビスキャビタンドの金属配位による自己集合超分子らせんポリマーの空孔にキラルなゲスト分子を包接させることで精密らせん誘起を行う。また，ゲスト分子のキラリティにより誘起されるらせんの巻き方向の決定を原子間力顕微鏡により行う。超分子らせんポリマーのゲスト認識の不斉増幅現象を見出し，増幅されたキラル空孔の機能創出を行う。また，この超分子ポリマーの高分子材料としての物性についても調査する。ゲスト分子のキラリティにより誘起された片巻らせん超分子ポリマーを利用したキラル分離やキラル触媒システムを構築する。可逆的結合やキラリティに固有の熱物性や力学特性についても加えて検討する。これらの研究成果について，得られた結果を取りまとめ学会発表を行うと共に，学術雑誌に報告する。
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[Journal Article] Lanthanide and Actinide Ion Complexes Containing Organic Ligands Investigated by Surface-Enhanced Infrared Absorption Spectroscopy2023
Author(s)
Sakiko Hirata, Ryoji Kusaka, Shogo Meiji, Seita Tamekuni, Kosuke Okudera, Shoken Hamada, Chihiro Sakamoto, Takumi Honda, Kosuke Matsushita, Satoru Muramatsu, Takayuki Ebata, Daisuke Kajiya, Ken-ichi Saitow, Toshiaki Ikeda, Takehiro Hirao, Takeharu Haino, Masayuki Watanabe, Yoshiya Inokuchi
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Journal Title
Inorganic Chemistry
Volume: 62
Pages: 474-486
DOI
Peer Reviewed
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