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分子自己集合過程に基づく新規自己集合体合成法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 20J14890
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
審査区分 小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
研究機関京都大学 (2021)
東京大学 (2020)

研究代表者

立石 友紀  京都大学, 高等研究院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード自己集合 / ケージ型錯体 / 形成過程 / 速度論支配 / 超分子化学 / 準安定生成種 / 自己集合過程
研究開始時の研究の概要

本研究では個々の自己集合性錯体の形成過程の解明を通じて,自己集合過程を運命づける一般原理を突き止める.その指針に基づいて,自己集合過程で一過的に生成する速度論的生成種を積極的に合成し,同定および単離を行う.また,単離した速度論的生成種を原料に用いて,異なる構成分子との新たな分子自己集合系を速度論支配下で実行することにより,従来型の熱力学支配に基づく自己集合体の合成では設計・合成できなかった新規複雑自己集合体の選択的合成を行う.

研究実績の概要

本研究は、分子自己集合体の形成過程を解明し、反応メカニズムに基づいた新たな分子自己集合体や分子システムの構築を目的とする。本採用期間の前半では、Pd(II)をはじめとした平面四配位金属イオン-ピリジン系ケージ(以下、CC)を研究対象とした。前年度より進めていたPd(II)イオンとピリジン系三座配位子(L)からなるPd6L4四角錐CCの自己集合過程の解明ならびに速度論的制御による部分構造から四角錐錯体への選択的な変換に関する研究を元に、本年度は生成種の追加同定を加えて議論を充実させ、この成果をInorg. Chem.誌に査読付き論文として発表した。
さらに本年度より、パドルホイール錯体-カルボン酸誘導体系ケージ(以下、MOC)にも研究対象を拡大した。 CCおよびMOCはコンセプトとして互いに類似しているものの、これまで独立して発展しており包括的な議論は進められていなかった。そこで、CCおよびMOCの合成が報告されている計200報近い論文から実験情報を抽出しメタ解析を行った。その結果どちらのケージ合成においても、配位子の剛直性が重要であること、金属イオン上の配位子交換の速さに応じてケージ合成の温度を変化させることが重要であることを見出した。この解析結果を総説としてまとめた(現在論文投稿中)。
MOCの中でも、M = Rhのケージは高い安定性を有しており研究対象として近年注目を集めている。立方八面体型RhMOCの自己集合過程を調べた結果、立方八面体型RhMOCよりも小さい部分構造が自己集合の初期段階で生成していることを見出した。同様に自己集合過程を調べた結果、カルバゾールジカルボン酸誘導体を有する八面体型RhMOCを反応時間24時間で合成することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Unexpected Self-Assembly Pathway to a Pd(II) Coordination Square-Based Pyramid and Its Preferential Formation beyond the Boltzmann Distribution2021

    • 著者名/発表者名
      Tateishi Tomoki、Takahashi Satoshi、Kikuchi Isamu、Aratsu Keisuke、Sato Hirofumi、Hiraoka Shuichi
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 60 号: 21 ページ: 16678-16685

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.1c02570

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Towards kinetic control of coordination self-assembly: a case study of a Pd3L6 double-walled triangle to predict the outcomes by a reaction network model2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Satoshi、Tateishi Tomoki、Sasaki Yuya、Sato Hirofumi、Hiraoka Shuichi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 22 号: 45 ページ: 26614-26626

    • DOI

      10.1039/d0cp04623j

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Pd6L4四角錐の自己集合過程および速度論支配下における生成物変換2021

    • 著者名/発表者名
      立石友紀・高橋聡・菊池勇・新津敬介・佐藤啓文・平岡秀一
    • 学会等名
      第18回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Unexpected self-assembly pathway to a Pd6L4 square-based pyramid and its biased formation under kinetic control2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Tateishi, Satoshi Takahashi, Isamu Kikuchi, Keisuke Aratsu, Hirofumi Sato, Shuichi Hiraoka
    • 学会等名
      錯体化学会第71回討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 自己集合経路に基づくPd6L4四角錐の速度論的優先生成2021

    • 著者名/発表者名
      立石友紀・高橋聡・菊池勇・新津敬介・佐藤啓文・平岡秀一
    • 学会等名
      第31回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Kinetic control over the self-assembly of a Pd6L4 square-based pyramid2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Tateishi, Satoshi Takahashi, Keisuke Aratsu, Shuichi Hiraoka
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 自己集合性Pd(II)錯体の形成過程における経路複雑性と速度論的生成種2020

    • 著者名/発表者名
      立石友紀・高橋聡・小島達央・平岡秀一
    • 学会等名
      MRM Forum 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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