窒素内包フラーレンによる新しいESR・化学交換飽和移動分光法

• 研究課題/領域番号: 22350011
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 加藤 立久 京都大学, 高等教育研究開発推進機構, 教授 (80175702)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円); 2012年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2011年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2010年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: スピン化学 / 電子スピン共鳴 / 窒素内包フラーレン / γ-cyclodextrin / 包摂錯体 / スペクトル線幅 / 単結晶x-線回折 / 磁気双極子相互作用 / N@C_<60> / γ-シクロデキストリン / ESRスペクトル / 単結晶X-線構造解析

研究概要

容易に電子スピン共鳴 (ESR) 吸収飽和現象を起こすN@C60 を用いて化学交換飽和移動法(ESR-CEST法)を実現すべく、N@C60とγ-cyclodextrin(γ-CD)包摂錯体を合成し、N@C60の水溶化に成功した。ほぼ完全に疎水性であるN@C60のESRスペクトルを水溶液中で観測することに成功し、濃度変化・温度変化測定により電子スピン副準位の緩和時間と微細構造分裂幅を決定した。また、N@C60・γ-CD包摂体の単結晶X-線構造解析にも成功し、得られたN@C60・γ-CD包摂体の正確な分子構造をもとに電子スピン・プロトン核スピン間の磁気的相互作用の大きさを見積もることができた。その結果、N@C60・γ-CD包摂体はESR・化学交換飽和移動分光法を実現させる良い磁気プローブであるを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Meta-Para-Linked Octaaza [lg] cyclophanes and Their Polycationic States (2013)
  • 著者名/発表者名: 酒巻大輔、伊藤彰浩、古川貢、加藤立久、城始勇、田中一義
  • 雑誌名: J. Org, Chem. 巻: 7 号: 7 ページ: 2947-2956
  • DOI: 10.1021/jo3026884
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray observation of a helium atom and placing a nitrogen atom inside He＠C_60 and He＠C_70 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森中裕太
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 号: 1 ページ: 1554-1554
  • DOI: 10.1038/ncomms2574
  • 査読あり
• [雑誌論文] N@C60 as a Structural Probe for Fullerene Nanomaterials (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Wakahara, T. Kato, K. Miyazawa, W. Harneit
  • 雑誌名: Carbon 巻: 50 号: 4 ページ: 1709-1712
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2011.11.046
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1,3,5-Benzenetriamine Double- and Triple-Decker (2012)
  • 著者名/発表者名: 酒巻人輔、伊藤彰浩、田中一義、古川貢、加藤立久、城始勇
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 51 号: 33 ページ: 8281-8285
  • DOI: 10.1002/anie.201203451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Switchable Intermolecular Communication in a Four-Fold Rotaxane (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamada, M.Okamoto, K.Furukawa, T.Kato, K.Tanaka
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int.Ed. 巻: 51 号: 3 ページ: 709-713
  • DOI: 10.1002/anie.201107104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoinduced reaction of hydrogen-end-capped polyynes with iodine molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Wada et al.
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 115 号: 26 ページ: 8439-8445
  • DOI: 10.1021/jp203074r
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Very Stable Heterofullerene Encapsulating Two Gadolinium Ions with a Magnetic Spin State of S (2011)
  • 著者名/発表者名: W. Fu, J. Zhang, T. Fuhrer, H. Champion, K. Furukawa, T. Kato, J. Mahaney, B. Burke, K. Williams, K. Walker, C. Dixon, J. Ge, C. Shu, K. Harich, and H. Dorn
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 133 号: 25 ページ: 9741-9750
  • DOI: 10.1021/ja202011u
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferromagnetic Spin Coupling between Endohedral Metallofullerene La@C_<82> and a Cyclodimeric Copper Porphyrin upon Inclusion (2011)
  • 著者名/発表者名: F.Hajjaj, K.Tashiro, H.Nikawa, N.Mizorogi, T.Akasaka, S.Nagase, K.Furukawa, T.Kato, T.Aida
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 巻: 133 号: 24 ページ: 9290-9292
  • DOI: 10.1021/ja203491s
  • 査読あり
• [雑誌論文] Retro-reaction of singly bonded La@C_<82> derivatives (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Takano, M.O.Ishitsuka, T.Tsuchiya, T.Akasaka, T.Kato, S.Nagase
  • 雑誌名: Chem.Commun. 巻: 46 ページ: 8035-8036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regioselective Exohedral Functionalization of La@C_<82> and its 1,2,3,4,5-Pentamethylcyclopentadiene and Adamantylidene Adducts (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Maeda, S.Sato, K.Inada, H.Nikawa, M.Yamada, N.Mizorogi, T.Hasegawa, T.Tsuchiya, T.Akasaka, T.Kato, Z.Slanina, S.Nagase
  • 雑誌名: Chemistry-A European Journal 巻: 16 ページ: 2193-2197
  • 査読あり
• [雑誌論文] para-Phenylene-Bridged Spirobi (triarylamine) Dimer with Four Perpendi cularly Linked Redox-Active Systems (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Ito, K.Hata, K.Kawamoto, Y.Hirao, K.Tanaka, M.Shiro, K.Furukawa, T.Kato
  • 雑誌名: Chemistry-A European Journal 巻: 16 ページ: 10866-10878
  • 査読あり
• [学会発表] 水溶液中のGd@C82-PEG-b-PAMA錯体パーティクルが示す磁性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 相澤俊博,堀口諭吉,長崎幸夫,篠原久典,加藤立久
  • 学会等名: 第44回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2013-03-11
• [学会発表] [n]CycloparaphenyleneカチオンラジカルのESR測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 香山貴彦,茅原栄一,山子茂,加藤立久
  • 学会等名: 第44回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2013-03-11
• [学会発表] 溶液中で[10]Cycloparaphenyleneと共存するN@C60のESR測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡本光弘,岩本貴寛,山子茂,加藤立久
  • 学会等名: 第44回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2013-03-11
• [学会発表] ヘリウム内包フラーレンの有機合成ならびに2つの異種原子を内包したフラーレンの発生 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森中裕太,佐藤悟,若宮淳志,二川秀史,溝呂木直美,田邊史行,村田理尚,小松紘一,古川貢,加藤立久, 永瀬茂,赤阪健,村田靖次郎
  • 学会等名: 第44回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2013-03-11
• [学会発表] N@C_<60>ガンマシクロデキストリン包摂体水溶液のESR測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡本光弘, 高橋弘樹, 河野正規, 金折賢二, 古川貢, 加藤立久
  • 学会等名: 第42回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] N@C60ガンマシクロデキストリン包摂体水溶液のESR測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡本光弘,高橋弘樹,河野正規,金折賢二,古川貢,加藤立久
  • 学会等名: 第42回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] La2@C80-C3N3Ph2とLa2@C80アニオンのESRスペクトル (2012)
  • 著者名/発表者名: 相澤俊博,赤阪健,栗原広樹,加藤立久
  • 学会等名: 第42回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] La_2@C_<80>-C_3N_3Ph_2とLa_2@C_<80>アニオンのESRスペクトル (2012)
  • 著者名/発表者名: 相澤俊博, 赤阪健, 栗原広樹, 加藤立久
  • 学会等名: 第42回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] 無極性溶媒中におけるポリイン-ヨウ素錯体の電子スペクトル (2011)
  • 著者名/発表者名: 和田資子, 若林知成, 加藤立久
  • 学会等名: 第41回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] ガンマシクロデキストリンに包摂されたN@C_<60>水溶液のESR測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤立久, 柴田大樹, 若林知成
  • 学会等名: 第40回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 名城大学
  • 年月日: 2011-03-10
• [学会発表] ポリイン・ヨウ素錯体の光誘起反応 (2010)
  • 著者名/発表者名: 和田資子, 若林知成, 加藤立久
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会2010
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] 内包フラーレンGd_2@NC_<79>のスピン状態 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤立久, 古川貢, Wujun Fu, Harry Dorn
  • 学会等名: 第39回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2010-09-06
• [備考] 加藤立久研究室
  • URL: http://kato-lab.k.kyoto-u.ac.jp
• [備考]
  • URL: http://kato-lab.k.kyoto-u.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://kato-lab.k.kyoto-u.ac.jp/