2012 Fiscal Year Research-status Report
二次元反応場への金属錯体集積と水を基質とする革新的多電子物質変換
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24655135
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Institute for Molecular Science |
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Principal Investigator |
正岡 重行 分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 准教授 (20404048)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 金属錯体 / 二次元集積 / 多電子移動反応 |
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| Research Abstract |
本研究では、人工光合成のための特異な反応場の構築をめざし、金属錯体の二次元集積化に関する研究を推進した。集積化には、脂質二分子膜を用いた手法、および、分子間π－π相互作用を利用した手法の二通りを用いた。
脂質二分子膜を用いた手法としては、自己集合（親水-疎水界面の構築）に最適な脂質の選択、また、最適な錯体－脂質の組み合わせを検討した。金属錯体には、目的とする触媒機能を有することに加え、二次元集積に最適な分子間相互作用（π－π相互作用、水素結合、疎水相互作用など）を有する分子の設計も行った。脂質分子側は、疎水部（アルキル鎖など）、コネクター部（アミノ酸骨格など）、親水部（カルボン酸など）の3つの設計部を組み合わせることによって、集合組織の制御に取り組んだ。
一方、分子間π－π相互作用を利用した手法としては、触媒機能を有する金属錯体としてパドルホイール型ロジウム二核錯体を用い、４つのカルボン酸配位子に分子間π－π相互作用が可能な官能基を導入することによって、分子の配列を試みた。カルボン酸配位子には、当初、安息香酸やペンタフルオロ安息香酸などの芳香環を１つのみ持つ配位子を用いたが、その際には２次元配列に有意な分子間π－π相互作用を見出すことはできなかった。そこで、配位子にベンゼン部位とフルオロベンゼン部位の両方を有する配位子を設計・合成し、有意な分子間相互作用が働くかどうかを検討した。その結果、配位子間の相補的なπ－π相互作用により、パドルホイール型ロジウム二核錯体が低次元配列することを見出した。
また、上記の二次元集積化に関する研究に加え、プロトン共役電子移動（PCET）を行うための分子モジュールの設計・合成にも取り組んだ。その結果、電荷の増減を伴わずに４電子の移動が可能な分子モジュールの構築に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では、人工光合成のための最適な反応場の構築をめざし、金属錯体の二次元集積化に関する研究を推進した。その結果、相補的なπ－π相互作用による新たな分子集積手法が、金属錯体集積化に有効な手段であることを見出した。平成２４年度は、本発見をもとにした分子集積化法の確立に注力したが、その一方で、当初予定していた界面でのプロトン共役電子移動（PCET）現象について、あまり研究を進めることができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、二次元反応場におけるプロトン共役電子移動（PCET）現象について調査する。具体的には、PCET可能なモジュール錯体を用いて二次元集積体を作成し、そのPCET挙動を評価する。PCET挙動を示す錯体分子が隣接する他の分子に対して与える影響についても評価する。また、二次元集積体がもつ隣接分子間の協同効果についても検討する。隣接分子間の協同効果を促進させるため、隣接分子間に適した相互作用を持たせた二次元系を作り出す。特に、平成２４年度に見出した相補的なπ－π相互作用による分子間相互作用は、重要なアプローチとなる可能性が高い。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
約５０％を試薬やガラス器具などの消耗品費に用いる。また、旅費や人件費（研究補助員の雇用）にも本研究費を充てる予定である。
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