電場による分子キラリティの制御

• 研究課題/領域番号: 20K20565
• 研究種目: 挑戦的研究(開拓)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 西原 禎文 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (00405341)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円); 2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2020年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
• キーワード: キラル変換 / 電場 / 単分子誘電体 / ポリオキソメタレート / キラル

研究開始時の研究の概要

分子キラリティの制御は，薬剤や香料開発などの分野で不可欠である。我々はこれまでに単一分子で恰も強誘電体の様に振る舞う「単分子誘電体」の開発に成功した。そこで，本研究では「単分子誘電体」の発現機構を利用し，電場によってラセミ体から任意のエナンチオマーに変換可能なキラルスイッチング分子の開発を目指す。

研究成果の概要

現在，「光学的に純粋な化合物を合成・分離する為には，別の光学活性化合物が必要」という重大な課題が残されている。この問題を解決する為には，人為的な分子キラリティ変換を実現する他ないが，現時点でこの様な分子の報告例はない。我々はこれまでに単一分子で恰も強誘電体の様な分極ヒステリシスや自発分極を示す「単分子誘電体」の開発に世界で初めて成功した。そこで，本研究では「単分子誘電体」の発現機構を利用し，電場によってラセミ体から任意のエナンチオマーに変換可能なキラルスイッチング分子の開発を目指して研究を行った。その結果，数種類のキラルスイッチング分子の開発に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

「不斉合成の問題点」とは，アキラルな分子やラセミ体から光学活性化合物を合成・分離できない点にある。実際，「不斉合成」には不斉触媒や，エナンチオ選択性・ジアステレオ選択性を利用した反応が用いられており，また，光学分割には光学活性化合物が用いられている。これは「光学活性化合物は光学活性化合物を用いないと合成できない」ことを示している。従って，不斉炭素に由来する原料を辿っていくと最終的には自然界で光学分割されている糖やアミノ酸に行き付いてしまう。この様な背景の中，当該研究において電場によるキラルスイッチング可能な分子を開発できれば，不斉合成分野に革新的な知見をもたらすことが可能になる。