単結晶構造解析で切り拓くメゾスコピック領域の構造有機化学

• 研究課題/領域番号: 17H04872
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能物性化学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 猪熊 泰英 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80555566)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 24,310千円 (直接経費: 18,700千円、間接経費: 5,610千円); 2020年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2017年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
• キーワード: ポリケトン / 単結晶X線構造解析 / 発光性材料 / 単結晶構造解析 / 発光材料 / ロタキサン / 単結晶Ｘ線構造解析 / 構造有機化学 / カルボニル化合物 / 超分子 / 錯体 / 超分子化学 / 構造化学 / 結晶構造解析

研究成果の概要

単分散の脂肪族ポリケトンを基盤として、柔軟な化合物の構造と機能の相関を明確にしながら、発光性材料や金属-有機構造体など様々な有機機能性材料を開発することに成功した。合成面では最大で炭素鎖が100にもおよぶ単分散ポリケトンの単離にも成功した。さらに、X線回折を使ってポリマーと小分子の固相配列における境界線が比較的小さなオリゴマー領域にあることも見いだした。ポリケトンは構造柔軟性と変換反応の多様性を合わせ持つ化合物群として、構造有機化学および材料開発の分野に新しい研究ターゲットをもたらしたと言える。

研究成果の学術的意義や社会的意義

構造と機能の相関関係は、有機機能性材料を開発する上で重要な要素である。しかし、現在の材料開発では機能の創出が優先され、構造に基づく機能発現原理の解明が後回しにされている状況が多い。そこには、分子が複雑で巨大になるほど構造解析が難しくなってしまうという問題がある。本研究では、様々な構造を誘起できる柔軟な脂肪族ポリケトンの単結晶X線構造解析を主体として、構造とその化合物が示す機能の関係を解明した。これにより、構造の制御法と得られる機能を広く解明することができた。

研究成果

• [国際共同研究] ウプサラ大学(スウェーデン)
• [雑誌論文] Insoluble π-conjugated Polyimine as an Organic Adsorbent for Group 10 Metal Ions (2021)
  • 著者名/発表者名: Hayato Shirakura, Yuh Hijikata, Jenny Pirillo, Tomoki Yoneda, Yumehiro Manabe, Muthuchamy Murugavel, Yuki Ide, Yasuhide Inokuma
  • 雑誌名: European Journal of Inorganic Chemistry 巻: 13 号: 17 ページ: 1705-1708
  • DOI: 10.1002/ejic.202100172
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supramolecular Conformational Control of Aliphatic Oligoketones by Rotaxane Formation (2020)
  • 著者名/発表者名: Manabe, Y.; Wada, K.; Baba, Y.; Yoneda, T.; Ogoshi, T.*; Inokuma, Y.*
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 22 号: 8 ページ: 3224-3228
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.0c01010
  • NAID: 120007026930
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modular Synthesis of Oligoacetylacetones via Site-selective Silylation of Acetylacetone Derivatives (2020)
  • 著者名/発表者名: Parantap Sarkar, Yuya Inaba, Hayato Shirakura, Tomoki Yoneda, Yasuhide Inokuma
  • 雑誌名: Organic & Biomolecular Chemistry 巻: 17 号: 17 ページ: 3297-3302
  • DOI: 10.1039/d0ob00501k
  • NAID: 120007032612
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spirosilicate Dimers of a Bowl-shaped Diol Generated by Intramolecular Cyclization of an Aliphatic Tetraketone Chains (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuya Inaba, Yasuhide Inokuma
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 49 号: 8 ページ: 882-884
  • DOI: 10.1246/cl.200299
  • NAID: 130007884740
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aliphatic Polyketones as Classic yet New Molecular Ropes for Structural Diversity in Organic Synthesis (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Inokuma, Tomoki Yoneda, Yuki Ide, Shota Yoshioka
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 56 号: 64 ページ: 9079-9093
  • DOI: 10.1039/d0cc02977g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Splitting and reorientation of π-conjugation by an unprecedented photo-rearrangement reaction (2020)
  • 著者名/発表者名: Inaba Yuya、Yoneda Tomoki、Kitagawa Yuichi、Miyata Kiyoshi、Hasegawa Yasuchika、Inokuma Yasuhide
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 56 号: 3 ページ: 348-351
  • DOI: 10.1039/c9cc09062b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Luminescent Coordination Polymers Constructed from Flexible, Tetradentate Diisopyrazole Ligand and Copper(I) Halides (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Yoneda, Chika Kasai, Yumehiro Manabe, Makoto Tsurui, Yuichi Kitagawa, Parantap Sarkar, Yasuide Inokuma
  • 雑誌名: Chimistry-An Asian journal 巻: 15 号: 5 ページ: 601-605
  • DOI: 10.1002/asia.201901682
  • NAID: 120006980039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polyketones as Host Materials for Solid Polymer Electrolytes (2020)
  • 著者名/発表者名: Therese Eriksson, Amber Mace, Yumehiro Manabe, Masahiro Yoshizawa-Fujita, Yasuhide Inokuma, Daniel Brandell, Jonas Mindemark
  • 雑誌名: Journal of The Electrochemical Society 巻: 167 号: 7 ページ: 070537-070537
  • DOI: 10.1149/1945-7111/ab7981
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chiral Monolayers with Achiral Tetrapod Molecules on Highly Oriented Pyrolytic Graphite (2020)
  • 著者名/発表者名: Asakawa Hitoshi、Matsui Sayaka、Trinh Quang Thang、Hirao Hajime、Inokuma Yasuhide、Ogoshi Tomoki、Tanaka Saki、Komatsu Kayo、Ohta Akio、Asakawa Tsuyoshi、Fukuma Takeshi
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 124 号: 14 ページ: 7760-7767
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b11246
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Aliphatic Polyketones as Shapable Molecular Chains (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Inokuma
  • 雑誌名: 有機合成化学協会誌 巻: 77 号: 11 ページ: 1078-1085
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.77.1078
  • NAID: 130007742551
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • 年月日: 2019-11-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two-Step Transformation of Aliphatic Polyketones into π-Conjugated Polyimines (2019)
  • 著者名/発表者名: Yumehiro Manabe, Mitsuharu Uesaka, Tomoki Yoneda, Yasuhide Inokuma
  • 雑誌名: Journal of Organic Chemistry 巻: 84 号: 16 ページ: 9957-9964
  • DOI: 10.1021/acs.joc.9b01119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetric Synthesis of a 5,7-Fused Ring System Enabled by an Intramolecular Buchner Reaction with Chiral Rhodium Catalyst (2019)
  • 著者名/発表者名: Hoshi Takayuki、Ota Eisuke、Inokuma Yasuhide、Yamaguchi Junichiro
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 21 号: 24 ページ: 10081-10084
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.9b04048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of actinomycin D as a specific inhibitor of the alternative pathway of peptidoglycan biosynthesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Ogasawara Yasushi、Shimizu Yohei、Sato Yohei、Yoneda Tomoki、Inokuma Yasuhide、Dairi Tohru
  • 雑誌名: The Journal of Antibiotics 巻: 73 号: 2 ページ: 125-127
  • DOI: 10.1038/s41429-019-0252-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Control over coordination self-assembly of flexible, multidentate ligands by stepwise metal coordination of isopyrazole subunits (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshiko Ashida, Yumehiro Manabe, Shota Yoshioka, Tomoki Yoneda, Yasuhide Inokuma
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 48 号: 3 ページ: 818-822
  • DOI: 10.1039/c8dt04935a
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 51.Oligoacetylacetones as Shapable Carbon Chains and Their Transformation to Oligoimines for Construction of Metal-organic Architectures (2018)
  • 著者名/発表者名: Mitsuharu Uesaka, Yuki Saito, Shota Yoshioka, Yuya Domoto, Makoto Fujita, Yasuhide Inokuma
  • 雑誌名: Communications Chemistry 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 23-23
  • DOI: 10.1038/s42004-018-0021-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bioinspired Synthesis of Pentalene-based Chromophores from an Oligoketone Chain (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Saito, Masayuki Higuchi, Shota Yoshioka, Hisanori Senboku, Yasuhide Inokuma
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 54 号: 50 ページ: 6788-6791
  • DOI: 10.1039/c8cc02379d
  • NAID: 120006648348
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Elucidation of Trace Amounts of Volatile Compounds Using the Crystalline Sponge Method (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Zigon, T. Kikuchi, J. Ariyoshi, Y. Inokuma, M. Fujita
  • 雑誌名: Chem. Asian J. 巻: 12 号: 10 ページ: 1057-1061
  • DOI: 10.1002/asia.201700515
  • 査読あり
• [雑誌論文] 50.Chiral Crystalline Sponges for the Absolute Structure Determination of Chiral Guests (2017)
  • 著者名/発表者名: KaKing Yan, Ritesh Dubey, Tatsuhiko Arai, Yasuhide Inokuma, Makoto Fujita
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 139 号: 33 ページ: 11341-11344
  • DOI: 10.1021/jacs.7b06607
  • 査読あり
• [学会発表] ピラー[5]アレーンによる脂肪族オリゴケトンの立体配座制御と応用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 眞部 夢大・和田 圭介・馬場 雄大・米田 友貴・生越 友樹・猪熊 泰英
  • 学会等名: 日本化学会第101春期年会
• [学会発表] π共役ポリイミン化合物を利用した10族金属イオンの吸着 (2021)
  • 著者名/発表者名: 白倉 逸人・井手 雄紀・米田 友貴・眞部 夢大・猪熊泰英
  • 学会等名: 日本化学会第101春季年会
• [学会発表] 環状ポリケトンのアルカリ金属イオン認識挙動 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小澤 成達・眞部 夢大・Muthuchamy Murugavel・井手 雄紀・猪熊 泰英
  • 学会等名: 日本化学会第101春季年会
• [学会発表] 凹面に水酸基を有するボウル型ジオールの合成とスピロシリケートへの誘導 (2021)
  • 著者名/発表者名: 稲葉 佑哉・猪熊 泰英
  • 学会等名: 日本化学会第101春季年会
• [学会発表] 脂肪族オリゴケトンの分子内縮合反応を起点とした機能性分子の構築 (2020)
  • 著者名/発表者名: 稲葉 佑哉・米田 友貴・猪熊 泰英
  • 学会等名: 基礎有機化学会若手オンラインシンポジウム
• [学会発表] カルボニルひもで切り拓く構造有機化学 (2020)
  • 著者名/発表者名: 猪熊 泰英
  • 学会等名: 第126回フロンティア材料研究所学術講演会『有機・錯体・無機材料の構造と機能』
  • 招待講演
• [学会発表] カルボニル基と交差共役したポリエンの光転位反応とπ共役切断 (2020)
  • 著者名/発表者名: 稲葉佑哉・米田友貴・猪熊泰英
  • 学会等名: 日本化学会 第100春季年会
• [学会発表] 脂肪族ポリケトンを用いたπ共役ポリイミン化合物の合成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 眞部 夢大・米田 友貴・猪熊 泰英
  • 学会等名: 日本化学会 第100春季年会
• [学会発表] 柔軟なジイソピラゾール配位子とハロゲン化銅(Ⅰ)を用いた発光性配位高分子の合成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 葛西知加、眞部夢大、米田友貴、猪熊泰英
  • 学会等名: 日本化学会 第100春季年会
• [学会発表] 多分散脂肪族ポリイミン化合物の合成と金属イオンとの反応 (2020)
  • 著者名/発表者名: 白倉逸人・米田友貴・猪熊泰英
  • 学会等名: 日本化学会 第100春季年会
• [学会発表] Synthesis of polyene analogues from polyketone chains (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuya Inaba, Yasuhide Inokuma
  • 学会等名: 7th Georgian Bay International Conference on Bioinorganic Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Aliphatic Polyketones for Synthesis of Organic Chromophores (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Inokuma
  • 学会等名: 7th Georgian Bay International Conference on Bioinorganic Chemistry
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 脂肪族ポリケトン鎖から高度にπ共役したポリイミン化合物への変換 (2019)
  • 著者名/発表者名: 眞部 夢大・上坂 光晴・米田 友貴・猪熊 泰英
  • 学会等名: 第31回万有札幌シンポジウム
• [学会発表] 鎖状オリゴケトンから誘導される共役ポリエンとその光反応 (2019)
  • 著者名/発表者名: 稲葉佑哉・米田友貴・猪熊泰英
  • 学会等名: 第30回基礎有機化学討論会
• [学会発表] エチレン架橋型ポリイミン配位子の金属イオンの配位形式に応じた錯体構造の変換 (2019)
  • 著者名/発表者名: 米田友貴・芦田記子・葛西知加・猪熊泰英
  • 学会等名: 第30回基礎有機化学討論会
• [学会発表] Control of Self-Assembly of Flexible Polyimine Ligands by Stepwise Metal Coordination (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshiko Ashida, Shota Yoshioka, Tomoki Yoneda, Yasuhide Inokuma
  • 学会等名: 7th Asian Conference on Coordination Chemistry
• [学会発表] An Ethylene-Bridged Polyimine Ligand with Isopyrazoles, which Sensitize the Coordination Manner of Metal Ions (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Yoneda, Yoshiko Ashida, Chika Kasai, Yasuhide Inokuma
  • 学会等名: 7th Asian Conference on Coordination Chemistry
• [学会発表] 多座配位点を有した柔軟な配位子によるCuX錯体の合成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 葛西知加、眞部夢大、米田友貴、猪熊泰英
  • 学会等名: 錯体化学若手の会北海道地区 第８回勉強会
• [学会発表] 分子ひもで創り出す化学の“カタチ” (2019)
  • 著者名/発表者名: 猪熊泰英
  • 学会等名: 錯体化学若手の会北海道地区 第８回勉強会
  • 招待講演
• [学会発表] Highly π-conjugated Polyimines Generated from Aliphatic Polyketones (2019)
  • 著者名/発表者名: Yumehiro Manabe, Tomoki Yoneda, Yasuhide Inokuma
  • 学会等名: The 18th Asian Chemical Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Aliphatic polyketones for clay-play like molecular synthesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Inokuma
  • 学会等名: The 18th Asian Chemical Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Shapable Aliphatic Chains for Molecular Coiling (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Inokuma
  • 学会等名: The 14th Hokkaido University-Nanjing University-NIMS/MANA Joint Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] カルボニルひも -着想と合成、これからの展開- (2018)
  • 著者名/発表者名: 猪熊泰英
  • 学会等名: 統合物質創製化学研究推進機構(IRCCS)第二回若手の会
  • 招待講演
• [学会発表] カルボニルひもを用いた 分子作り (2018)
  • 著者名/発表者名: 猪熊泰英
  • 学会等名: 18.H30錯体化学若手の会 北陸支部勉強会
  • 招待講演
• [学会発表] Oligoacetylacetones and their isopyrazole analogues for supramolecular assemblies (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuhide Inokuma
  • 学会等名: EuCheMS 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Design of Aliphatic Polycarbonyl Chain Sequence that Enables Efficient Chemical Conversion (2018)
  • 著者名/発表者名: Yumehiro Manabe・Yuki Saito・Mitsuharu Uesaka・Shota Yoshioka・Yasuhide Inokuma
  • 学会等名: EuCheMS 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Generation of fused five-membered rings from an aliphatic oligoketone bearing alternating 1,3- and 1,4-diketones (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Saito, Masayuki Higuchi, Shota Yoshioka, Yasuhide Inokuma
  • 学会等名: EuCheMS 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 1,3-及び1,4-ジケトンを交互配列に持つ脂肪族ポリケトンの合成とポリイミン配位子への変換 (2018)
  • 著者名/発表者名: 齋藤結大・上坂光晴・吉岡翔太・猪熊泰英
  • 学会等名: 第29回基礎有機化学討論会
• [学会発表] 高密度にカルボニル基を有する脂肪族ポリケトン上での効率的ジケトン変換反応 (2018)
  • 著者名/発表者名: 齋藤結大・吉岡翔太・猪熊泰英
  • 学会等名: 日本化学会 第98春季年会
• [学会発表] オリゴイソピラゾール配位子の求心的および発散的相互作用点を利用した金属錯体の合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上坂光晴・吉岡翔太・猪熊泰英
  • 学会等名: 日本化学会 第98春季年会
• [学会発表] 2,5-ジヒドロペンタレンを中心骨格に持つ色素の合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 樋口雅之・吉岡翔太・猪熊泰英
  • 学会等名: 日本化学会 第98春季年会
• [学会発表] 構造を解く化学から 構造で拓く化学へ (2017)
  • 著者名/発表者名: 猪熊泰英
  • 学会等名: 生体機能関連化学部会若手の会 第29回サマースクール
  • 招待講演
• [備考] 猪熊研究室ホームページ
  • URL: https://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/lor/HP/index.html
• [備考] 北海道大学工学部反応有機化学研究室ホームページ
  • URL: https://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/lor/HP/index.html
• [産業財産権] ポリカルボニル化合物、その誘導体及びそれらの製造方法 (2019)
  • 発明者名: 猪熊泰英、吉岡翔太、上坂光晴、齋藤結大、芦田記子
  • 権利者名: 猪熊泰英、吉岡翔太、上坂光晴、齋藤結大、芦田記子
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019
  • 外国
• [産業財産権] ポリカルボニル化合物、その誘導体及びそれらの製造方法 (2018)
  • 発明者名: 猪熊泰英、吉岡翔太、上坂光晴、齋藤結大
  • 権利者名: 猪熊泰英、吉岡翔太、上坂光晴、齋藤結大
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-017419
  • 出願年月日: 2018
• [産業財産権] イソピラゾール化合物及びそれを含む錯体 (2018)
  • 発明者名: 猪熊泰英、吉岡翔太、上坂光晴、齋藤結大、芦田記子
  • 権利者名: 猪熊泰英、吉岡翔太、上坂光晴、齋藤結大、芦田記子
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-017420
  • 出願年月日: 2018