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外部刺激応答型らせん反転・らせん不斉誘起を利用したキラルシグナル増幅高分子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14J05141
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 高分子化学
研究機関京都大学

研究代表者

西川 剛  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードらせん高分子 / らせん反転 / 溶媒効果 / 円偏光蛍光 / 不斉触媒 / ポリ(キノキサリン-2,3-ジイル) / 高分子触媒 / アルカン溶媒 / 芳香族溶媒 / 共重合 / モノマーユニット配列
研究実績の概要

近年、高分子材料への更なる機能付与の観点から、高分子主鎖のらせん不斉制御を行う研究が大きな関心を集めている。申請者の所属する研究室では主鎖にらせん構造を有するポリ(キノキサリン-2,3-ジイル) (PQX)に関する研究を行っており、特定の側鎖を有するPQXが溶媒依存性らせん反転を示すことを明らかにしている。本年度はこの知見に基づき、以下の研究に取り組んだ。
(S)-4-octyloxymethyl基とdiphenylphosphino基を有するPQXを合成し、不斉反応の配位子としての利用を検討した。Pd触媒による不斉ヒドロシリル化反応に用いたところ、反応溶媒として二種類の炭化水素を使い分けることにより、高い選択性で二種類の鏡像異性体の作り分けに成功した。また、不斉鈴木-宮浦クロスカップリング反応では、反応溶媒として二種類のエーテルを使い分けることで両方の鏡像異性体を作り分けることができた。
電子豊富なアリール基を側鎖として導入することにより、PQXの蛍光量子収率を劇的に改善することに成功した。アリール基の構造を変えることにより青色から赤色付近まで目視で認識可能な様々な発光色を示すPQXが得られた。これらのPQXは主鎖のらせん不斉に基づく円偏光発光特性を示した。PQXの溶媒依存性らせん反転を利用することにより、円偏光発光のキラリティをスイッチすることに成功した。
従来のPQX合成においては、遷移金属錯体を開始剤として用いる必要があったため、より簡便なPQX合成法の開発のためにラジカル重合に着目した。Studer教授の報告したラジカル反応剤によるキノキサリン環構築反応から着想を得て、PQX合成のための新たなラジカル反応剤を設計した。Studer教授の指導の下で種々の検討を行った結果、ケイ素部位を有する目的物前駆体を合成するための効率的手法を確立することができた。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] ウェストファーレン・ヴィルヘルム大学 有機化学科(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Poly(quinoxaline-2,3-diyl) as a Multifunctional Chiral Scaffold for Circularly Polarized Luminescent Materials: Color Tuning, Energy Transfer, and Switching of the CPL Handedness2017

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Nishikawa, Yuuya Nagata, and Michinori Suginome
    • 雑誌名

      ACS Macro Lett.

      巻: 6 号: 4 ページ: 431-431

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.7b00131

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Solvent Effect on the Sergeants-and-Soldiers Effect Leading to Bidirectional Induction of Single-Handed Helical Sense of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s Copolymers in Aromatic Solvents2016

    • 著者名/発表者名
      Yuuya Nagata, Tsuyoshi Nishikawa, Michinori Suginome
    • 雑誌名

      ACS Macro Lett.

      巻: 5 号: 4 ページ: 519-522

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.6b00191

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Exerting Control over the Helical Chirality in the Main-Chain of Sergeants-and-Soldiers-Type Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s by Changing from Random to Block Copolymerization Protocols2015

    • 著者名/発表者名
      Yuuya Nagata, Tsuyoshi Nishikawa, and Michinori Suginome
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 137 号: 12 ページ: 4070-4073

    • DOI

      10.1021/jacs.5b01422

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Chirality-switchable Circularly Polarized Luminescence in Solution Based on the Solvent-dependent Helix Inversion of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s2014

    • 著者名/発表者名
      Yuuya Nagata, Tsuyoshi Nishikawa, and Michinori Suginome
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 50 号: 69 ページ: 9951-9953

    • DOI

      10.1039/c4cc03944k

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s Bearing (S)-3-Octyloxymethyl Side Chains as an Efficient Amplifier of Alkane Solvent Effect Leading to Switch of Main Chain Helical Chirality2014

    • 著者名/発表者名
      Yuuya Nagata, Tsuyoshi Nishikawa, and Michinori Suginome
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 136 号: 45 ページ: 15901-15904

    • DOI

      10.1021/ja509531t

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] (S)-4-オクチルオキシメチル側鎖を有するポリキノキサリンの不斉らせん誘起における鋭敏な溶媒依存性を利用したらせん高分子配位子のキラリティスイッチング2017

    • 著者名/発表者名
      長田裕也、柿原佑亮、西川剛、杉野目道紀
    • 学会等名
      日本化学会第97春期年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学 日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Poly(quinoxaline-2,3-diyl) as a Modular Platform for Circularly Polarized Luminescent Materials: Color Tuning, Energy Transfer, and Switching of CPL Handedness2017

    • 著者名/発表者名
      西川剛、長田裕也、杉野目道紀
    • 学会等名
      日本化学会第97春期年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学 日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] キラル側鎖構造のチューニングに基づいたポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)の不斉らせん誘起における溶媒依存性の鋭敏化2016

    • 著者名/発表者名
      長田裕也、柿原佑亮、西川剛、杉野目道紀
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学 横浜キャンパス
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Switch of Main-Chain Helical Chirality of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s Based on the Molecular Shape of Alkane Solvents2016

    • 著者名/発表者名
      長田裕也、西川剛、杉野目道紀
    • 学会等名
      The 12th International Symposium on Organic Reaction (ISOR-12)
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2016-04-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Bidirectional Control of Helical Chirality of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s Based on Abnormal Sergeants-and-Soldiers Effect2016

    • 著者名/発表者名
      長田裕也, 西川剛, 杉野目道紀
    • 学会等名
      日本化学会第96春期年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] (S)-4-オクチルオキシメチル側鎖の導入によるポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)の不斉らせん誘起における溶媒依存性の鋭敏化2016

    • 著者名/発表者名
      長田裕也, 柿原祐亮, 西川剛, 杉野目道紀
    • 学会等名
      日本化学会第96春期年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ポリ(キノキサリン-2,3-ジイル)の主鎖らせん反転:キラル側鎖構造のチューニングによる溶媒依存性の鋭敏化2016

    • 著者名/発表者名
      長田裕也、柿原佑亮、西川剛、杉野目道紀
    • 学会等名
      第62回高分子研究発表会
    • 発表場所
      兵庫県民会館
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Alkane Solvent-Induced Helix Inversion of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s: A Relationship Between Molecular Shapes of the Solvents and the Handedness of Screw-Sense2015

    • 著者名/発表者名
      Yuuya Nagata, Tusyohi Nishikawa, Michinori Suginome
    • 学会等名
      26th International Symposium on Chiral Discrimination (ISCD-26)
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] キラル側鎖とアキラル側鎖を有するキノキサリンコポリマーの芳香族溶媒間でのらせん反転2015

    • 著者名/発表者名
      長田裕也, 西川剛, 杉野目道紀
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Chirality-switchable Circularly Polarized Luminescent Material Based on the Solvent-dependent Helix Inversion of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s2015

    • 著者名/発表者名
      長田裕也・西川剛・杉野目道紀
    • 学会等名
      日本化学会 第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学 理工学部船橋キャンパス
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Switch of the Helical Chirality of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s by the Arrangement of Sergeant and Soldier Monomers2014

    • 著者名/発表者名
      Yuuya Nagata, Tsuyoshi Nishikawa, Michinori Suginome
    • 学会等名
      26th International Symposium on Chiral Discrimination, ISCD-26 (Chirality 2014)
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2014-07-27 – 2014-07-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アルカン溶媒間でのポリキノキサリンのらせん反転:溶媒の分子形状と不斉らせん誘起方向 の相関2014

    • 著者名/発表者名
      西川剛・長田裕也・杉野目道紀
    • 学会等名
      第60回高分子研究発表会
    • 発表場所
      兵庫県民会館
    • 年月日
      2014-07-24 – 2014-07-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 溶媒として用いるアルカンの分子形状に基づいたポリキノキサリンの高選択的らせん反転2014

    • 著者名/発表者名
      長田裕也・西川剛・杉野目道紀
    • 学会等名
      第63回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2014-05-28 – 2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] ポリキノキサリンを主骨格とするキラリティスイッチング型円偏光蛍光材料の作成方法2016

    • 発明者名
      杉野目道紀、長田裕也、西川剛
    • 権利者名
      杉野目道紀、長田裕也、西川剛
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-08-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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