多孔性金属錯体結晶の動的ガス包接特性の解明と時空間的分子輸送機能の創出

• 研究課題/領域番号: 23350028
• 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: 無機化学
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 高見澤 聡 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科, 教授 (90336587)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2012年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2011年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
• キーワード: 金属錯体化学 / 錯体化学 / 超分子化学 / 弾性

研究概要

本研究では、高い秩序性と構造柔軟性を併せ持ち、多彩な動的特性を発現しうる分子性金属錯体結晶を用いて、構造柔軟性をもつホスト固体に内在している時空間的なゲスト輸送能の開拓を目的に研究を行った。研究で用いた安息香酸銅(II)ピラジン付加物およびその誘導体の単結晶ガス透過測定から、いずれも高い水素ガス透過性が明らかになった。ガス分子が結晶内部の細孔を拡張させながら拡散する新機構の導入により定量的にガス拡散挙動を説明できた。また、テレフタルアミド単結晶の超弾性が明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Superelastic organic crystals (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Takamizawa, Y. Miyamoto
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 126(27) 号: 27 ページ: 7090-7093
  • DOI: 10.1002/ange.201311014
• [雑誌論文] Gas Permeation in a Molecular Crystal and Space Expansion (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Takasaki and S. Takamizawa
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: (印刷中) 号: 19 ページ: 6806-6809
  • DOI: 10.1021/ja501045u
  • 査読あり
• [雑誌論文] A preferable molecular crystal membrane for H_2 gas separation (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Takasaki and S. Takamizawa
  • 雑誌名: Ohemical Communications 巻: 50 号: 42 ページ: 5662-5664
  • DOI: 10.1039/c4cc01494d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superelastic Organic Crystals (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Takamizawa, Yasuhiro Miyamoto
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 0 号: 27 ページ: 6970-6973
  • DOI: 10.1002/anie.201311014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zinc(II) and cadmium(II) metal-organic frameworks with 4-imidazole containing tripodal ligand: sorption and anion exchange properties (2014)
  • 著者名/発表者名: 5. Shui-Sheng Chen, Min Chen, Satoshi Takamizawa, Peng Wang, Gao-Chao Lv, Wei-Yin Sun
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 43 (16) 号: 16 ページ: 6012-6020
  • DOI: 10.1039/c3dt53388c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies on an (S)-2-amino-3-(3-hydroxy- 5-methyl-4-isoxazolyl)propionic acid (AMPA) receptor antagonist IKM-159 : asymmetric synthesis, neuroactivity, and structural characterization (2013)
  • 著者名/発表者名: Juknaite, L.; Sugamata, Y.; Tokiwa, K.; Ishikawa, Y.; Takamizawa, S.; Eng, A.; Sakai, R.; Pickering, D. S.; Frydenvang, K.; Swanson, G. T.; Kastrup, J. S.; Oikawa, M.
  • 雑誌名: J. Med. Chem 巻: 56 号: 6 ページ: 2283-93
  • DOI: 10.1021/jm301590z
  • 査読あり
• [雑誌論文] “First enantioselective total synthesis of (-)-dysibetaine CPa and absolute configurations of natural product (2013)
  • 著者名/発表者名: 6. Michihiro Sakai, Yuichi Ishikawa, Satoshi Takamizawa, Masato Oikawa
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 巻: 55 (44) 号: 44 ページ: 5911-5912
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2013.08.113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies on an (S)-2-amino-3-(3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolyl)propionic acid (AMPA) receptor antagonist IKM-159: asymmetric synthesis, neuroactivity, and structural characterization (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugamata, K. Tokiwa, Y. Ishikawa, S. Takamizawa, A. Eng, R. Sakai, D. S. Pickering, K. Frydenvang, G. T. Swanson, J. S. Kastrup, M. Oikawa
  • 雑誌名: J. Med. Chem. 巻: 56 ページ: 2283-2293
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-temperature structure and lattice dynamics of the thermoelectric clathrate Sn24P19 (2012)
  • 著者名/発表者名: V. V. Novikov, A. V. Matovnikov, D. V. Avdashchenko, N. V. Mitroshenkov, E. Dikarev, S. Takamizawa, M. A., Kirsanova, A. V. Shevelkov, Andrei
  • 雑誌名: J. Alloys and Compounds 巻: 520 ページ: 174-179
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2011.12.171
• [雑誌論文] Single-crystal-to-single-crystal transformations and selective adsorption of porous copper(II) frameworks (2011)
  • 著者名/発表者名: M.-S. Chen, M. Chen, S. Takamizawa, T-a. Okamura, J. Fan, W-Y. Sun
  • 雑誌名: Chem.Commun 巻: 47(13) 号: 13 ページ: 3787-3789
  • DOI: 10.1039/c0cc04689b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Porous cobalt(II)-imidazolate supramolecular isomeric frameworks with selective gas sorption property (2011)
  • 著者名/発表者名: S. S. Chen, M. Chen, S. Takamizawa, P. Wang, G.-Chao Lv, W-Y. Sun
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 47(17) 号: 17 ページ: 4902-4904
  • DOI: 10.1039/c1cc10899a
• [雑誌論文] Synthesis, structure and DFT calculation of a hexanuclear mixed-valence copper cluster supported by 2,3-disulfidobenzoate and 3-carboxybenzene-1,2-bis(thiolate) (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuntal Pal, Satoshi Takamizawa, Kazushi Mashima
  • 雑誌名: Inorg.Chim.Acta. 巻: 373号1巻 号: 1 ページ: 68-72
  • DOI: 10.1016/j.ica.2011.03.055
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-crystal-to-single-crystal ttransformations and selective adsorption of porous copper(II) frameworks (2011)
  • 著者名/発表者名: M.-S. Chen, M. Chen, S. Takamizawa, T-a. Okamura, J. Fan, W-Y. Sun,
  • 雑誌名: Chem.Commun. 巻: 47 ページ: 3787-3789
  • 査読あり
• [雑誌論文] Porous cobalt(II)-imidazolate supramolecular isomeric frameworks with selective gas sorption property (2011)
  • 著者名/発表者名: S. S. Chen, M. Chen, S. Takamizawa, P. Wang, G.-Chao Lv, W-Y. Sun
  • 雑誌名: Chem.Commun. 巻: 47 ページ: 4902-4904
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, structure and DFT calculation of a hexanuclear mixed-valence copper cluster supported by 2,3-disulfidobenzoate and 3-carboxybenzene-1,2-bis(thiolate) (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Pal, S. Takamizawa, K. Mashima
  • 雑誌名: Inorg. Chim. Acta 巻: 373 ページ: 68-72
  • 査読あり
• [雑誌論文] H/D isotope effect of 1H MAS NMR spectra and 79Br NQR frequencies of piperidinium p-bromobenzoate and pyrrolidinium p-bromobenzoate (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Honda, S. Kyo, Y. Akaho, S. Takamizawa, H. Terao
  • 雑誌名: Hyperfine Interactions 巻: 197 ページ: 275-285
  • 査読あり
• [学会発表] 新規単結晶ホスト[Cu(II)2(4-F-bza)4(2-mpyz)]n のガス透過特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高崎祐一, 高見澤聡
  • 学会等名: 第63回錯体化学討論会
  • 発表場所: 琉球大
• [学会発表] 結晶ホスト[Cu(II)2(3-mbza)4(pyz)]nのゲスト包接構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 相原勇介, 高見澤聡
  • 学会等名: 第63回錯体化学討論会
  • 発表場所: 琉球大
• [学会発表] 単結晶ホスト[Cu(II)2(3-mbza)4(pyz)]n の直鎖状炭化水素包接構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮本泰宏, 高見澤聡
  • 学会等名: 第63回錯体化学討論会
  • 発表場所: 琉球大
• [学会発表] 新規単結晶ホスト[Cu(II)2(4-F-bza)4(2-mpyz)]nのガス透過特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高崎祐一、高見澤聡
  • 学会等名: 第63回錯体化学討論会
  • 発表場所: 琉球大学
• [学会発表] 単結晶ホスト[Cu(II)2(3-mbza)4(pyz)]nのゲスト包接構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 相原勇介、高見澤聡
  • 学会等名: 第63回錯体化学討論会
  • 発表場所: 琉球大学
• [学会発表] 単結晶ホスト[Cu(II)2(3-mbza)4(pyz)]nの直鎖状炭化水素包接構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮本泰宏、高見澤聡
  • 学会等名: 第63回錯体化学討論会
  • 発表場所: 琉球大学
• [学会発表] シクロヘキサンジカルボン酸銅Cu-CHDに吸着した酸素分子の磁気励起 (2013)
  • 著者名/発表者名: 本間勇紀，左右田稔，中島健次，河村聖子，高見澤聡，益田隆嗣
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会29aXW4
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 単結晶ホストによるガス包接単結晶生成と新しいガス分離特性
  • 著者名/発表者名: 高見澤聡
  • 学会等名: 第9 回水素量子アトミクス研究会
  • 発表場所: 東北大学金材研
  • 招待講演
• [備考] Nature Research Highlights, "Bent crystal gets back into shape," Nature 509, 536 (29 May 2014) [doi:10.1038/509536b](ニュース・新聞記事等)
  • URL: http://www.nature.com/nature/journal/v509/n7502/full/509536b.html
• [備考] Press Release, "Beyond Elastic: Organic crystal demonstrates superelasticity," from Angew. Chem. Int. Ed. (May 7, 2014)(ニュース・新聞記事等)
  • URL: http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/(ISSN)1521-3773/homepage/press/201417press.html
• [備考] 「横浜市立大,有機物で初めて超弾性現象を発見」日刊工業新聞(2014年05月23日)(ニュース・新聞記事等)
• [備考] プレスリリース,「有機物による超弾性現象(有機超弾性)を発見」横浜市立大学(平成26年5月19日)(ニュース・新聞記事等)
  • URL: http://www.yokohama-cu.ac.jp/univ/pr/press/140519_research.html
• [備考] Beyond Elastic (Press Release)
  • URL: http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/(ISSN)1521-3773/homepage/press/201417press.html
• [産業財産権] 超弾性材料 (2013)
  • 発明者名: 高見澤聡
  • 権利者名: 高見澤聡
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-11-05
• [産業財産権] 有機カルボン酸金属錯体の単結晶及びその製造方法 (2013)
  • 発明者名: 高見澤聡
  • 権利者名: 高見澤聡
  • 産業財産権種類: 特許
  • 取得年月日: 2013-03-23
• [産業財産権] 超弾性材料 (2013)
  • 発明者名: 高見澤聡
  • 権利者名: 高見澤聡
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-229341
  • 出願年月日: 2013-11-05
• [産業財産権] 単結晶状有機カルボン酸金属錯体,その製造方法及びその用途 (2012)
  • 発明者名: 高見澤聡
  • 権利者名: 高見澤聡
  • 産業財産権種類: 特許
  • 取得年月日: 2012-12-05
  • 外国
• [産業財産権] 新規カルボン酸金属錯体及びそれから成るガス吸蔵剤 (2012)
  • 発明者名: 高見澤聡
  • 権利者名: 高見澤聡
  • 産業財産権種類: 特許
  • 取得年月日: 2012-10-05
• [産業財産権] 揮発性有機化合物吸着剤及び水素吸蔵剤 (2012)
  • 発明者名: 高見澤聡
  • 権利者名: 高見澤聡
  • 産業財産権種類: 特許
  • 取得年月日: 2012-10-05
• [産業財産権] 有機化合物分離膜および有機化合物分離方法 (2012)
  • 発明者名: 高見澤聡・神哲郎
  • 権利者名: 高見澤聡・神哲郎
  • 産業財産権種類: 特許
  • 取得年月日: 2012-01-13
• [産業財産権] 単結晶状有機カルボン酸金属錯体,その製造方法及びその用途 (2011)
  • 発明者名: 高見澤聡
  • 権利者名: 高見澤聡
  • 産業財産権種類: 特許
  • 取得年月日: 2011-10-11
  • 外国