2021 Fiscal Year Annual Research Report
Gas-crystal phase reaction of organic vapochromic crystals and elucidation of the mechanism by powder crystallography
Publicly Offered Research
| Project Area | Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering |
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| Project/Area Number |
20H04661
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
植草 秀裕 東京工業大学, 理学院, 准教授 (60242260)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ベイポクロミズム / フォトクロミズム / 単結晶構造解析 / NSAID / ナトリウム塩 / 脱水和 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機結晶に代表される分子性結晶は、結晶外部の環境変化により自在に構造／物性変化し「ソフトな結晶」として注目されている。結晶構造変化に対応した独特の物性変化や機能発現を用いて、他の手法では検出できない環境変化の「センサー物質」が設計可能である。本研究では、結晶構造科学によるベイポクロミズムの原理を構築し、それに基づいたベイポクロミズム有機結晶を創製するため、結晶合成および三次元の詳細な分子構造・結晶構造変化の解明を中心に研究展開する。特に気相-結晶相反応を利用し気体分子を結晶内に取り込むことで、結晶構造、および結晶中の分子の電子状態変化を誘起し、それらにより結晶が色変化するという原理に注目し、ベイポクロミズム有機結晶の創製・解明を行う。蒸気による結晶転移で単結晶が崩壊しても粉末結晶解析法を駆使して結晶構造を明らかにして研究を推進することは大きな特徴である。
第1年目は、結晶-ガスの酸・塩基反応系について研究を行った。フォトクロミック化合物であるサリチリデンアニリン類でカルボキシ基を持つ誘導体結晶が水性アンモニア蒸気と反応しアンモニア分子を取り込むことでフォトクロミック特性が出現・消失することを見いだし、２段階のアンモニア分子取り込みを結晶構造変化から明らかにした。
第2年目は、結晶-ガスの反応系では結晶から分子の出入りが起きることに興味を持ち、モデル系として水和物結晶からの脱水和・再水和現象をターゲットとした。特に一連のカルボン酸ナトリウム塩水和物結晶が特有のナトリウム陽イオン・カルボキシレート・水の配位構造を持つことを明らかにし、加熱により２段階の脱水和を示す様子を単結晶構造解析、および熱分析結果の測度論解析により解明した。
本研究により目的とする結晶-ガス反応を利用したクロミズム系の確立と構造解析による機構解明を行うという成果を得た。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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