| 研究課題/領域番号 |
15K05452
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| 研究機関 | 明治学院大学 |
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研究代表者 |
井頭 麻子 明治学院大学, 法学部, 准教授 (20379275)
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| 研究期間 (年度) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| キーワード | 超分子化学 / 金属錯体化学 / イオン性固体 / 分子認識 / 合成化学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、カチオンアニオン相互作用を利用し、構造および物性、それらの変換挙動、分子認識挙動が対イオンにより制御されるイオン成長分子錯体の創成を目指すものである。カチオン性金属錯体とアニオン性金属錯体から構成されるイオン性固体を研究対象としており、より積極的に弱い相互作用サイトを導入することによってイオン間相互作用を制御し、複雑な構造を有する対イオンを利用したイオン性固体化学を展開し、機能性開発を目指している。
平成２８年度は、水素結合ドナーサイトをもつパラジウム(II)四核錯体カチオンを新たに合成した。この錯体は、四つのパラジウム(II)と四つのビグアニド型配位子を有する錯体である。アニオン性錯体としては、D-ペニシラミンを配位子とする金(II)パラジウム(II)四核錯体を用いることとした。この錯体はアニオン性であるとともに、水素結合アクセプターとして非配位のカルボキシ基もつ錯体である。これら二つの錯体を組み合わせることによってイオン性結晶を作成した。X線結晶構造解析により、このイオン性結晶は、錯体カチオンと錯体アニオンを３：４で含む組成であることが明らかとなった。錯体カチオンと錯体アニオンが水素結合によって連結されており、一次元チャネル構造を有する構造が形成されていた。その空隙率は４０％を超えており、低密度のイオン性固体の作成に成功した。
また、疎水性相互作用サイトを導入した金属錯体モチーフの分子認識についても研究を行った。ボウル状の空孔をもつ混合原子価銅四核錯体を合成したが、この錯体はアニオン性であり、その空孔にカチオンを取り込むことができる。様々なアンモニウムカチオンを加えると、その種類に応じて溶液の色が変化し、アンモニウムカチオンを認識できることを見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでに、水素結合ドナーサイトを有するカチオン性錯体と水素結合アクセプターサイトを有するアニオン性錯体を組み合わせることにより、目的どおりに水素結合ネットワーク構造をもつイオン性固体を構築することに成功した。この構造は、空隙率が４０％を超える大きな空孔を有しており、これを利用して機能性を発現させることが可能である。また、疎水性相互作用サイトを導入した系においては、ボウル型のアニオン性金属錯体の構築に成功しているが、この錯体のボウル型キャビティを利用してアンモニウムカチオンを取り込み、その種類に応じて溶液の色が変化するという、分子認識としての機能性を見出した。以上のような研究進捗状況であり、おおむね順調に進展していると判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度は、水素結合ドナーサイトとしてビグアニド部位をもつカチオン性多核金属錯体と、水素結合アクセプターサイトとして非配位のカルボキシ基をもつアニオン性多核金属錯体を組み合わせることによって大きな空孔を有するイオン性固体の構築に成功した。今後、この大きな空孔を利用してガス吸蔵や小分子の取り込み能および選択性について調査する。また、このイオン性固体は、キラルな配位子を用いているため、キラルな分子の片方のエナンチオマーを選択的に取り込む可能性がある。また、これまでに、カチオン性錯体としてはニッケル(II)二核錯体とコバルト(III)四核錯体を、アニオン性錯体としては含硫アミノ酸であるペニシラミンやシステインを配位子とする多核錯体を数多く合成している。これらを組み合わせることによって、新たな機能性を有するネットワーク型イオン性固体の構築も行う予定である。さらに、pH変化や小分子取り込み等といった外部刺激に応答する構造変換および物性変換を行うことも目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
試薬の使用量が見積もりよりも少なかったこと、器具の破損も少なかったことが理由として挙げられる。また、合成に成功した化合物は、その構造決定や物性測定を他研究機関にて測定するが、新しく合成に成功した化合物の絶対数がそれほど多くなかったために、その測定のための旅費支出が少なかったことも理由の一つである。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度に繰り越した助成金は、主に物品費として使用する予定である。具体的には、新規化合物の合成に必要な器具および試薬を購入する予定である。また、化合物の構造および物性測定に関しては他研究機関にて行う予定であるため、その旅費としても使用する予定である。
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