多孔性配位高分子を鋳型とした相互貫入ジャングルジム型高分子の精密合成
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19K22214
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田代 省平 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (80420230)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 多孔性配位高分子 / 高分子 / 大環状配位子 / ベンズイミダゾール / 細孔 / 金属錯体 |
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| Outline of Research at the Start |
我々が独自に開発した新規環状多座配位子benzimidazole[3]areneと金属塩とを適切な条件下で錯体形成させることにより、ユニークな細孔構造を有するdouble-porous MOFを合成する。次に、double-porous MOFの細孔内に様々な有機・無機モノマー分子をジアステレオ選択的に導入したのち、細孔内で重合反応を進めることにより、トポロジカル結合高分子を精密合成することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機高分子が機械的に相互貫入したトポロジカル結合高分子は、次世代を担う機能性有機高分子材料の有力候補の一つである。これらの高分子材料を精密かつ簡便に合成する新手法を確立することを目的として、二つの独立した三次元格子状細孔が相互貫入した多孔性配位高分子を新たに開発し、その細孔内に種々の化合物を精密配列させることにより、ジャングルジム型高分子が規則的に相互貫入した高秩序型相互侵入高分子網目を精密合成することを目指して研究を進めた。昨年度は、大環状配位子であるベンズイミダゾール[3]アレーンを配位子として用いることにより、三次元格子状細孔が相互貫入した多孔性配位高分子の合成・構造解析を行なった。
当該年度は、得られた多孔性配位高分子を用いて様々な化合物の精密分子配列について検討を行なった。その結果、多孔性配位高分子の非対称な細孔壁面において、様々な有機化合物が位置選択的に精密配列することを単結晶X線回折測定より明らかにした。例えば、種々の溶媒分子は細孔壁面および空孔内で自己集合することにより、特徴的なクラスター構造を形成した。また、多孔性配位高分子には二つの独立した三次元格子状細孔が鏡像異性体対として備わっていることから、光学活性分子をジアステレオ選択的に配列することもできた。さらに、細孔内に取り込む化合物の種類に応じて、多孔性配位高分子が柔軟に構造変形することも単結晶X線回折測定より示唆された。これらの結果から、本研究で開発した多孔性配位高分子は優れた分子配列場として機能するとともに、化学的環境に応じて変形する柔軟な多孔性構造を有することを実証した。
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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
本研究課題では、二つの独立した三次元格子状細孔を鏡像異性体対として備えた特異な多孔性配位高分子を合成し、その非対称構造、精密分子配列能、および特徴的な構造柔軟性を明らかにしたことから、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、高分子合成の重合場として応用するとともに、今回明らかとなった優れた分子配列能や構造柔軟性を活かすことにより、様々な機能化を図ることを目指す。例えば、その分子配列能を活用して、種々の化合物を位置および立体選択的に配列化させることにより、結晶化しにくい化合物の結晶構造解析を行う結晶スポンジ法への応用が考えられる。また構造柔軟性を活用したソフトクリスタルとしての機能化や、柔軟性と発光特性などが高度に協同する高感度センサーなどへの応用を検討したい。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
