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異方縮小型の金属架橋カプセルを活用した分子圧縮による特異物性発現

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ1287
補助金の研究課題番号 21J22874 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
審査区分 小区分34010:無機・錯体化学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

岸田 夏月  東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2023年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2022年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード芳香環カプセル / 扁球状空間 / 内包 / 単糖 / らせん制御 / 分子カプセル / 分子内包 / CH-π相互作用 / 金属錯体 / 分子クリップ / 平面状分子
研究開始時の研究の概要

本研究では、オルトフェニレン架橋構造を水溶性分子クリップの分子捕捉能を明らかにする。これまでに、平面状や鎖状のπ電子化合物の効率的な補捉や、蛍光性分子の1分子内包を達成している。今後は、この新規分子クリップの分子捕捉能のさらなる開拓を行う。まず初めに、平面π共役分子内包体の詳細な構造解析を検討する。また、内包による発光性分子の物性コントロールやナノグラフェンの水溶化と物性評価を試みる。

研究実績の概要

扁球状芳香環カプセルの、単糖内包によるらせんキラリティー制御を達成した。これまでに、オルトフェニレン鎖で架橋したビスピリジン配位子とパラジウムイオンからなる扁球状の分子カプセルを構築し、有機溶媒中における平面およびお椀型分子に対する特異な内包能を明らかにしてきた。このカプセルは配位子のねじれによるらせんキラリティーを有するが、これまではラセミ体として用いていた。そこで昨年度は、キラルなゲスト分子を内包することで、カプセルのキラリティー制御を目指した。
まず、カプセルの水溶化を目指してアンモニウム側鎖を有する新規なオルト架橋配位子を合成した。得られた配位子とパラジウムイオンを自己集合させることで、水溶性の扁球状分子カプセルが定量的に形成した。この水溶性カプセルとペンタメチル化α/β-グルコースを水中で混合したところ、β-グルコース誘導体が80%以上の選択性で内包された。同様に種々の単糖誘導体について競争実験を行うことで、扁球状カプセルは、置換位置にかかわらず、エクアトリアル位にメトキシ基を有する単糖を選択的に内包することが明らかになった。カプセルの扁球状の芳香環空間と平面的なゲスト分子の形状適合性によるものと考えられる。
最も良く内包されたβ-グルコースの内包体では、カプセルのらせんキラリティーはほとんど偏りが見られなかった。一方で、α-グルコース内包体では、カプセルのらせんの向きは一方に100%偏ることが1H NMRとCDスペクトルから明らかになった。TD-DFT計算で内包体のCDスペクトルを予想することで、α-グルコース内包体のカプセル骨格は(P)-ヘリシティーを有すると考えられる。同様のらせん制御は、ガラクトース誘導体でも観測された。興味深いことに、β-ガラクトースは、α-グルコース誘導体とは対照的に、カプセルの(M)-ヘリシティーを誘起することが明らかになった。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Caged bulky organic dyes in a polyaromatic framework and their spectroscopic peculiarities2022

    • 著者名/発表者名
      Ueda Mayuko、Kishida Natsuki、Catti Lorenzo、Yoshizawa Michito
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 13 号: 29 ページ: 8642-8648

    • DOI

      10.1039/d2sc02308c

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CH‐π Multi‐Interaction‐Driven Recognition and Isolation of Planar Compounds in a Spheroidal Polyaromatic Cavity2022

    • 著者名/発表者名
      Kishida Natsuki、Tanaka Yuya、Yoshizawa Michito
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 28 号: 69

    • DOI

      10.1002/chem.202202075

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Realization of Stacked-Ring Aromaticity in a Water-Soluble Micellar Capsule2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Si-Yu、Kishida Natsuki、Kim Jinseok、Fukui Norihito、Haruki Rie、Niwa Yasuhiro、Kumai Reiji、Kim Dongho、Yoshizawa Michito、Shinokubo Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 145 号: 4 ページ: 2135-2141

    • DOI

      10.1021/jacs.2c08795

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 湾曲型アントラセン2量体の活用法:機能性の金属架橋カプセル2022

    • 著者名/発表者名
      岸田夏月, 吉沢道人
    • 雑誌名

      有機合成化学協会誌

      巻: 80

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Azaylide-Based Amphiphiles by Staudinger Reaction2021

    • 著者名/発表者名
      M. Yamashina, H. Suzuki, N. Kishida, M. Yoshizawa, S. Toyota
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 60 号: 33 ページ: 17915-17919

    • DOI

      10.1002/anie.202105094

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 扁球状芳香環カプセル:単糖類の選択的内包とらせん制御2024

    • 著者名/発表者名
      ◯岸田夏月・吉沢道人
    • 学会等名
      日本化学会 第104回 春季年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 水溶性の芳香環ピンセットの構築と性質2023

    • 著者名/発表者名
      ◯岸田夏月・吉沢道人
    • 学会等名
      日本化学会 第103回 春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 扁球状芳香環カプセルによる平面状分子の選択的内包と孤立化2022

    • 著者名/発表者名
      ◯岸田夏月・吉沢道人
    • 学会等名
      第19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
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Selective Encapsulation of Polyaromatic Compounds and Isolation of Metal Complexes by a Spheroidal Capsule2022

    • 著者名/発表者名
      〇Natsuki Kishida, Yuya Tanaka, Michito Yoshizawa
    • 学会等名
      第72回 錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A Spheroidal Capsule: Selective Encapsulation of Polyaromatic Compounds and Isolation of Metal Complexes2022

    • 著者名/発表者名
      〇Natsuki Kishida, Yuya Tanaka, Michito Yoshizawa
    • 学会等名
      3rd International Symposium of JSPS Core-to-Core Program on “Molecular Recognition Mechanism between Flexible Molecules”
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 扁球状芳香環カプセル:平面金属錯体の内包とその電子状態変化2022

    • 著者名/発表者名
      ◯岸田夏月・吉沢道人
    • 学会等名
      日本化学会 第102回 春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 扁球状芳香環カプセルの CH-π選択的分子内包2021

    • 著者名/発表者名
      ◯岸田夏月・吉沢道人
    • 学会等名
      第52回 構造有機若手の会 夏の学校
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] A Spheroidal Polyaromatic Capsule: Selective Encapsulation and Accelerated Inversion2021

    • 著者名/発表者名
      ◯N. Kishida, Y. Tanaka, H. Sakurai, M. Yoshizawa
    • 学会等名
      Pacifichem 2021 Congress
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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