| 研究課題/領域番号 |
21K18974
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分34:無機・錯体化学、分析化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
平岡 秀一 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (10322538)
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| 研究分担者 |
高橋 聡 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (20456180)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 分子自己集合 / 速度論支配 / 自己集合経路 / 反応ネットワーク / 準安定状態 / 超分子化学 / 分子自己集合系 / 経路選択 / 環状自己集合体 / 数理モデル / 金属錯体 / 自己集合過程 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、Pd(II)イオンと有機多座配位子からなる一義配位自己集合体を対象とし、本研究で提案する2つの基本原理を実験及び理論研究により検証し、その過程により原理の詳細を分子論的に深化する。実験研究では、QASAPを利用し、原料及び生成物の時間発展を定量することで、中間体を明らかにし、提案する原理で期待される中間体が主生成物として生成するかを明らかにする。一方、理論研究ではNASAPを利用し、QASAPにより得られた結果を詳細解析することで、自己集合過程で生成する中間体を明らかにし、これらの中間体を生成する意義を反応速度定数として表現し、その分子論的意義を解明する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、金属イオン(M)と多座配位子(L)からなるMnLm自己集合系について、速度論支配における自己集合の原理の解明を行なった。可逆な反応ネットワークの数理モデルを構築し、Lに対してMを滴定するシミュレーションを実施したところ、選択的にMxLX+1鎖状中間体を経て安定性の高いM4L4環状集合体を与え、その収率は平衡状態を超えることが明らかになった。また、この結果はMnLm系で実験的に検証された。続いて、M6L4切頂四面体の自己集合系を実験および理論により調べた結果、4員環を経て生成物へ至り、この経路選択が反応ネットワーク内のある素反応が不可逆に振る舞うことに由来することが明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
一般的に可逆反応は熱力学支配により化学平衡へ至る。このような場合、反応の帰結は反応経路に依存しない。本研究では各素反応が可逆であっても、これらが連結した反応ネットワークを構築すると、速度論の影響を受けることが明らかとなり、その原理の一端が解き明かされたことで、自然界に見られる速度論支配による自己集合の意義やその理解といった基礎学理への寄与に加えて、本研究で明らかになった原理に基づく新たな物質合成の新手法の開発へ繋がると期待される。
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