• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

配位結合を活用した近接積層の設計と高密度共役

公募研究

研究領域高密度共役の科学:電子共役概念の変革と電子物性をつなぐ
研究課題/領域番号 21H05477
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関金沢大学

研究代表者

秋根 茂久  金沢大学, ナノ生命科学研究所, 教授 (30323265)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード積層構造 / 配位結合 / 金属錯体 / 非共有結合的相互作用 / π平面 / キラリティー / 分子認識 / 応答性分子 / 大環状化合物
研究開始時の研究の概要

本研究では、金属と配位子の間での配位結合の形成を駆動力として、π平面分子をより近接した位置に積層できるような一連の方法論の確立と、それによる新規電子物性の開拓を目指す。配位結合の結合エネルギーは、金属イオンと配位子の組み合わせによっては共有結合並みの大きさとなるため、これを駆動力とすることで大きな近接効果が期待される。そこで、配位結合形成によって二枚のπ平面が近づくような設計の二量体型配位子を新たに合成し、金属イオンとの錯形成によって生成する錯体の構造や物性を明らかにする。

研究実績の概要

芳香環が密に重なった構造は、新規電子物性の観点から注目を集めている。とくに、多環芳香族π電子系がグラファイトの層間距離を超えて近接する構造の構築の合理的な方法論の確立は、本学術変革領域「高密度共役」において推進すべき重要な課題となっている。π平面分子が自然に積層するときの距離はグラファイトの層間距離とほぼ同等となるので、これを超えて近接させるためには斥力を凌駕するだけの強い構造制御法が必要となる。そのような積極的な「近接のための力」として、本研究では、金属・配位子間の配位結合形成に着目した。配位結合の結合エネルギーは金属・配位子の組み合わせによっては共有結合なみの大きさとなるため、これを用いてπ平面を強制的に接近させることができると期待される。
このようなπ平面構造としてペリレンビスイミド骨格に着目した。金属配位結合形成によって二つのペリレンビスイミド部位が接近する分子として、3,3'位に二つのペリレンビスイミド部位を導入したsalen配位子を設計した。まず、3位にアミノ基を有するサリチルアルデヒド誘導体を合成し、これとペリレンテトラカルボン酸二無水物の反応により前駆体となる分子を合成した。この化合物を、クラウンエーテルを導入したキラルなエチレンジアミンと反応させることにより、salen型の配位部位を構築した。これにニッケル(II)を導入することで、二つのペリレンビスイミド部位を有するsalen 錯体を合成した。この二枚の積層のねじれに由来するCDシグナルが観測された。このCDの符号はゲストの認識に伴って変化することが明らかとなり、積層のねじれのキラリティーを変化させられるユニークな高密度集積構造の構築に成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 8件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Synthesis of amphiphilic chiral salen complexes and their conformational manipulation at the air-water interface2023

    • 著者名/発表者名
      Shigehisa Akine, Keisuke Nomura, Mizuho Takahashi, Yoko Sakata, Taizo Mori, Waka Nakanishi, Katsuhiko Ariga
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 52 号: 2 ページ: 260-268

    • DOI

      10.1039/d2dt03201e

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Speed Tuning of the Formation/Dissociation of a Metallorotaxane2023

    • 著者名/発表者名
      Yoko Sakata, Ryosuke Nakamura, Toshihiro Hibi, Shigehisa Akine
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 62 号: 11

    • DOI

      10.1002/anie.202217048

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noncooperative guest binding by metal-free [2 + 2] Schiff-base macrocycles2022

    • 著者名/発表者名
      Chaudhry Mohammad T.、Patrick Brian O.、Akine Shigehisa、MacLachlan Mark J.
    • 雑誌名

      Organic and Biomolecular Chemistry

      巻: 20 号: 42 ページ: 8259-8268

    • DOI

      10.1039/d2ob01511k

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stimuli-responsive chirality inversion of metallohelices and related dynamic metal complexes2022

    • 著者名/発表者名
      Shigehisa Akine, Hiroyuki Miyake
    • 雑誌名

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: - ページ: 214582-214582

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214582

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transient Chirality Inversion during Racemization of Helical Cobalt(III) Complex2022

    • 著者名/発表者名
      Yoko Sakata, Shunsuke Chiba, Shigehisa Akine
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 11 ページ: 2113237119-2113237119

    • DOI

      10.1073/pnas.2113237119

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metal-dependent selective formation of calix[4]arene assemblies based on dynamic covalent chemistry2021

    • 著者名/発表者名
      Yoko Sakata, Ryo Tsuyuki, Shingo Sugimoto, Shigehisa Akine
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 99 ページ: 13510-13513

    • DOI

      10.1039/d1cc05553d

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Saloph骨格を有する新規な水溶性ニッケル(II)メタロクリプタンドの合成とゲスト認識2023

    • 著者名/発表者名
      山本侑・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会 第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Acceleration and deacceleration of helicity inversion speeds in a dynamic helical trinickel(II) metallocryptand by alkali metal ion binding2023

    • 著者名/発表者名
      Sk Asif Ikbal, Pei Zhao, Masahiro Ehara, Shigehisa Akine
    • 学会等名
      日本化学会 第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 芳香族架橋配位子を有する大環状コバルト(III)二核メタロホストのゲスト出入り速度の制御2023

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会 第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 芳香族架橋配位子を導入した開閉可能な環状コバルト(III)二核メタロホストのゲスト認識と出入り速度の制御2022

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 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] Control of Chirality Inversion Kinetics of Triple-helical Metallocryptands2022

    • 著者名/発表者名
      S. Akine
    • 学会等名
      25th IUPAC Conference on Physical Organic Chemistry (ICPOC25)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metallo-molecular containers with open/close functions based on [CoIII(saloph)] scaffolds2022

    • 著者名/発表者名
      S. Akine
    • 学会等名
      8th Asian Conference on Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Size-selective Guest Recognition and the Open/Close Control of Macrocyclic Cobalt(III) Dinuclear Metallohosts Having Aromatic Bridging Ligands2022

    • 著者名/発表者名
      R. Sudo, Y. Sakata, S. Akine
    • 学会等名
      8th Asian Conference on Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ion recognition by metallo-molecular cages and macrocycles with open/close feature2022

    • 著者名/発表者名
      S. Akine
    • 学会等名
      44th International Conference on Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 芳香族架橋配位子の導入による環状二核メタロホストのゲスト出入り速度の制御2022

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 芳香族架橋配位子の導入による環状メタロホストのゲスト認識と出入り速度の制御2022

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      錯体化学会第72回討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Regulation of Helicity Inversion Speed by Non-covalent Binding with Alkali Metal Ions in a Dynamic Triple-helical Nickel(II) Complex2022

    • 著者名/発表者名
      S. A. Ikbal, P. Zhao, M. Ehara, S. Akine
    • 学会等名
      錯体化学会第72回討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 開口部を塞いだ環状コバルト(III)二核メタロホストによるゲスト出入り速度の制御2022

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業 第12回CSJ化学フェスタ2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 芳香族架橋配位子を有する環状二核メタロホストのゲスト出入り速度の制御2022

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      基礎有機化学会若手オンラインシンポジウム(第2回)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Design of metal-containing host molecules with capping functions2022

    • 著者名/発表者名
      S. Akine
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry Kota Kinabalu 2022 (ICPAC2022KK)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design and Synthesis of Metallomolecular Cages and Macrocycles with Open/Close Functions2022

    • 著者名/発表者名
      S. Akine
    • 学会等名
      The 19th Korea-Japan Joint Symposium on Organometallic and Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design and Synthesis of Metal-containing Host Molecules for Kinetic Guest Entrapment2022

    • 著者名/発表者名
      S. Akine,
    • 学会等名
      The 4th International Symposium of Ionic Coordination Compounds
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] かさ高い架橋配位子を導入した環状コバルト(III)二核メタロホストのサイズ選択的ゲスト認識とその開閉の制御2022

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 開口部を塞いだ環状コバルト(III)二核メタロホストによるサイズ選択的ゲスト認識2021

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業 第11回CSJ化学フェスタ2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 嵩高い架橋配位子を導入した環状コバルト(III)二核メタロホストのサイズ選択的ゲスト認識と構造変換2021

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      本化学会近畿支部2021年度北陸地区講演会と研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 芳香環を有する架橋配位子を導入した環状コバルト(III)二核メタロホストのサイズ選択的ゲスト認識とその開閉の制御2021

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      基礎有機化学会若手オンラインシンポジウム(第1回)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic control of coordination chirality of triple-helical metallocryptands2021

    • 著者名/発表者名
      Shigehisa Akine
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2021-10-22   更新日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi