2019 Fiscal Year Annual Research Report
Design of Versatile Stimuli-Responsive Materials and Luminescent Mechanochromism of Asymmetric Crystals
Publicly Offered Research
| Project Area | Coordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules |
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| Project/Area Number |
19H04555
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
関 朋宏 北海道大学, 工学研究院, 助教 (50638187)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 金錯体 / メカノクロミズム / 結晶 / 不斉 / キラル / 相転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究において、芳香族金錯体からなる発光性メカノクロミック分子の刺激応答性に関する研究に取り組んできた。発光性メカノクロミズムとは、固体や液晶の発光の色が磨砕や機械的刺激により変化する現象である。材料を機械的に刺激するという簡易な実験操作によって分子の機能（発光）が切り替わる点が興味深く、センサーやディスプレイとして応用が可能とされている。本研究では、発光性メカノクロミズムを示す金錯体に対して不斉の要素をハイブリッドし、新しい刺激応答性材料の開発する。
我々は最近、分子構造の単純な金錯体を結晶化すると、金原子間相互作用を介して環状6量化したサブユニットを持つ結晶構造を形成することを見出した。金原子間相互作用のような方向性が明確でない分子間相互作用を介して環状構造に組織化する例は比較的少ない。環内部にはゲスト分子を包接可能な細孔を有している。ハロゲン分子、長鎖アルカン、芳香族化合物、など多様なスト分子を包接することが可能である。ゲスト分子の種類に応じた結晶の発光特性のスイッチングも確認することができた。さらに発光性メカノクロミズムによって発光色の切りかえも可能であり、機械的しげによってゲストの放出と結晶性の低下（アモルファス化）が確認されている。特に、エナンチオピュアなゲストの包接により結晶が反転中心を持たなくなることも見出した。集合系の不斉の有無もコントロールできることも魅力の一つである。この成果は、Chem. Eur. J.誌に報告した。
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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
ゲスト分子を包接可能な細孔を有する金錯体結晶の開発に成功した。一般的に細孔性の結晶を作る分子デザインとしては、環状分子を用いる場合や多重水素結合や配位結合のような指向性の高い分子間相互作用をによって環状に集合・結晶化が可能な分子が用いられるが、我々が合成した金錯体はそのような特徴を持っていない。細孔内には様々なゲスト分子を包接可能であり、ゲスト分子の種類に応じて光学特性が変化する。特に光学活性なリモネンなどのゲストを包接した場合に結晶の空間群が、反転中心を持たないR3に変化することを明らかにしている。さらに発光性メカノクロミズムを示し、機械的刺激を印加することで、ゲストの放出とアモルファス化が起こり、発光色が変化することが分かっている（Chem. Eur. J. 2020, 26, 735-744）。今後、キラル光学特性の評価、及びその刺激応答特性について調査する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
細孔を有する金錯体結晶が得られることがすでに分かっているので、細孔内への光学活性分子の導入により、金錯体結晶にキロオプティカル特性を付与する。この結晶に対して機械的刺激や溶媒蒸気の暴露によってキラル光学特性のon-offを試みる。
また、カルボン酸部位を有する金錯体が異種カルボン酸分子誘導体と共結晶を形成することが明らかになった。ゲストの有無やその種類に応じて金錯体の結晶物性が変化することを明らかなっている。光学活性なカルボン酸ゲストと金錯体の複合化を試み、刺激応答性のキラル光学材料の創生を試みる。刺激応答性の評価は、エックス線構造解析や円二色性スペクトル、などをにより評価を行う。このほかにも、ボロン酸部位を有する前駆体を用いた金錯体合成を行い、その刺激応答特性も評価する。
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Research Products
(16 results)
