有機ゲル超分子構造をマトリックスとするヘリックス状シリカの創製

• 研究課題/領域番号: 12875182
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 高分子合成
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 新海 征治 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20038045)
• 研究分担者: 藤田 典史 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (10346819) ; 竹内 正之 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (70264083) ; 佐田 和己 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (80225911) ; 池田 篤志 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (90274505) ; 濱地 格 (浜地 格) 九州大学, 有機化学基礎研究センター, 教授 (90202259)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 2002年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2001年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2000年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: 有機ゲル / 超分子構造 / 有機無機ハイブリッド / ゾルゲル反応 / 超分子化学 / 転写 / ヘリックス / 超分子 / コレステロール / シリカ

研究概要

テトラエトキシシランをゲル化する能力をもつ「有機ゲル化剤」を分子設計しゲル相でテトラエトキシシランのゾルゲル反応を実行し、有機ゲルの超分子構造が表面に刻印されたシリカの創製に挑戦した。特に、「有機ゲル化剤」が分子集合により作り出す多種多様な繊維構造をシリカ表面に分子レベルで「転写」することに主眼を置く。コレステロール骨格を有する分子に加え、あらたに円盤状分子であるポルフィリンおよびトリフェニレンに糖質誘導体を導入した分子を設計した。いずれの分子も有機溶媒をゲル化し、1次元方向にスタックしたゲル構造を与えた。糖を周辺部に有するポルフィリンに関しては,中心金属の種類,価数あるいはゲスト分子の認識によりポルフィリン間のスタッキング距離の制御が可能ことを証明した。さらにこれらの孤立化した分子集合体にゾルゲル反応を行い、絶縁物(シリカ)で被覆化された1次元集合体が得られることを世界に先駆けて発表した。コレステロールにフェナントロリンを修飾した分子は、プロトン化、非プロトン化に伴い有機ゲル中で特異な発光挙動を示すことを見いだした。これは、ゲル中で効率のよいエネルギー移動が起こっていることを示す結果であり、媒体としての「ゲル」の特異性を改めて示すことに成功した。

研究成果

• [文献書誌] S.-i.Tamaru et al.: "Sol-Gel Transcription of Sugar-Appended Porphyrin Assemblies into Fibrous Silica : Unimolecular Stacks versus Helical Bundles as the Templates"Angewndte Chemie International Edition. 41. 853 (2002)
• [文献書誌] S.-i.Tamaru et al.: "A porphyrin-based gelator assembly which is reinforced by peripheral urea groups and chiral twisted by chiral urea additives"Tetrahedron Lettrs. 43. 3751 (2002)
• [文献書誌] K.Sugiyasu et al.: "Proton-sensitive fluorescent organogels"Organic & Bioorganic Chemistry. (in press). (2003)
• [文献書誌] S-i.Tamaru et al.: "Rational Design of a Sugar-Appended Porphyrin Gelator That Is Forced To Assemble into a One-Dimensional Aggregate"Organic Letters. 3. 3631-3634 (2001)
• [文献書誌] S-i.Tamaru et al.: "Sol-Gel Transcription of Sugar-Appended Porphyrin Assemblies into Fibrous Silica : Unimolecular Stacks versus Helical Bundles as the Templates"Angewandte Chemie International Edition. 41(In Press). (2002)
• [文献書誌] Jung et al.: "Sol-Gel Polygondensation of Tetraethoxysilane in a Cholesterol-based Organoge System Results in Chiral Spiral silica"Angewndte Chemie International Edition. 39. 1862-1865 (2000)
• [文献書誌] Jung et al.: "Creation of Both Right-handed and left-handed Silica Structures by Sol-Gel Transcription of Organogel Fibers Comprised of Chiral Diaminocyclohexane Derivatives"Journal of American Chemical Society. 122. 5008-5009 (2000)