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2021 年度 実績報告書

有機分子の保持・放出制御のためのゲート付き分子カプセルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H03913
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) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワードかご型分子 / 分子カプセル / 応答性分子 / 動的構造変換 / 包接化合物 / 分子認識 / 環状化合物 / コバルト
研究実績の概要

かご型構造の分子は、外部から隔離された内部空間での機能や、内部空間への物質の取り込みの観点から、注目されている。しかしながら、これまでに報告されてきたかご型分子の多くは、物質の取り込みや放出の速度がかご型骨格自体にもともと備わっている隙間の大きさによって決まっており、ゲストの出入りを任意のタイミングでコントロールする機構は未開拓であった。本研究では、このかご型構造の開口部である「窓」部分に、配位結合を活用した開閉機構を導入し、ホスト骨格に組み込んだ金属原子上での配位子置換反応を利用することで、各種ゲストの出入りのON/OFF型のコントロールを目指すこととした。
本年度はまず、ニッケルを含むかご型ホスト分子への各種アルカリ金属イオンの取り込み能について検討を行い、ルビジウムイオンやセシウムイオンなどサイズの大きなイオンに選択性を示すことを明らかにした。また、開口部に架橋型配位子を導入した大環状ホスト分子を合成し、開口部の開閉とゲスト認識のON/OFFが連動することを明らかにした。さらに、より大きなサイズのかご型分子として、カリックス[4]アレーン骨格を複数組み合わせた新規なかご型分子の構築を行った。そのlower rimのアミド部にカチオンを包接させることで、かご型二量体と大環状三量体との間で構造変換を行えることを明らかにした。また、三重らせん構造をもつかご型コバルト錯体を合成し、金属上でのキラルアミン・アキラルアミン間の配位子交換に伴って、ヘリシティー(右巻き/左巻きの偏り)が特異な非線形時間変化を示すことを見出した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Transient chirality inversion during racemization of a helical cobalt(III) complex2022

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

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 ページ: e2113237119

    • DOI

      10.1073/pnas.2113237119

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Guest Recognition Control Accompanied by Stepwise Gate Closing and Opening of a Macrocyclic Metallohost2021

    • 著者名/発表者名
      Sakata Yoko、Okada Masahiro、Akine Shigehisa
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 27 ページ: 2284~2288

    • DOI

      10.1002/chem.202004487

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A chiral spirobifluorene-based bis(salen) zinc(II) receptor towards highly enantioselective binding of chiral carboxylates2021

    • 著者名/発表者名
      Ikbal Sk Asif、Sakata Yoko、Akine Shigehisa
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 50 ページ: 4119~4123

    • DOI

      10.1039/D1DT00218J

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement of Alkali Metal Ion Recognition by Metalation of a Tris(saloph) Cryptand Having Benzene Rings at the Bridgeheads2021

    • 著者名/発表者名
      Akine Shigehisa、Miyashita Masato、Nabeshima Tatsuya
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 60 ページ: 12961~12971

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.1c01376

    • 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
      Sakata Yoko、Tsuyuki Ryo、Sugimoto Shingo、Akine Shigehisa
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 ページ: 13510~13513

    • DOI

      10.1039/D1CC05553D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Contemporary macrocycles for discrete polymetallic complexes: precise control over structure and function2021

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

      Chemical Society Reviews

      巻: 50 ページ: 10713~10732

    • DOI

      10.1039/D1CS00225B

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Control of guest binding behavior of metal-containing host molecules by ligand exchange2021

    • 著者名/発表者名
      Akine Shigehisa
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 50 ページ: 4429~4444

    • DOI

      10.1039/D1DT00048A

    • 査読あり
  • [学会発表] 環状二核コバルト(III)メタロホストを有する新規ロタキサンの合成と運動制御2022

    • 著者名/発表者名
      道券克哉・山本美里・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [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)
  • [学会発表] 動的共有結合によるカリックス[4]アレーン型分子集合体の構築と錯形成による構造制御2022

    • 著者名/発表者名
      杉本晋梧・露木諒・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] Saloph錯体骨格を有する新規な水溶性メタロホストの合成とゲスト認識2022

    • 著者名/発表者名
      詩丘伊月・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] 軸配位子交換に基づく自己集合型環状三核コバルト(III)saloph錯体の合成とゲスト認識2022

    • 著者名/発表者名
      内堀将吾・Lorenzo Catti・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] Dynamic Triple-helical Metallocryptand: Time-Programmable Helicity Inversion Triggered by Alkali Metal Ions2022

    • 著者名/発表者名
      Sk Asif Ikbal, Masahiro Ehara, Yoko Sakata, Shigehisa Akine
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] 動的共有結合を用いたトリス(salen)型クリプトファンの合成とジアンモニウムの認識2021

    • 著者名/発表者名
      杉本晋梧・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第18回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] キラル自己識別により合成した新規ホモキラルクリプトファンの選択的ゲスト認識と特異な錯形成挙動2021

    • 著者名/発表者名
      酒田陽子・金森瑛大・秋根茂久
    • 学会等名
      第18回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [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2021

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第18回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] Selective Encapsulation of Alkali Metal Ions in a Chiral Trinickel(II) Metallocryptand: Isomer Switching and Helicity Control2021

    • 著者名/発表者名
      Sk Asif Ikbal・Yoko Sakata・Shigehisa Akine
    • 学会等名
      第18回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [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
      錯体化学会第71回討論会
  • [学会発表] Dynamic Metallocryptand Helicates: Time Programmable Helicity Control Triggered by Alkali Metal Ions2021

    • 著者名/発表者名
      Sk Asif Ikbal, Yoko Sakata, Shigehisa Akine
    • 学会等名
      錯体化学会第71回討論会
  • [学会発表] 動的共有結合によるカリックス[4]アレーン型分子ケージの構築と構造変換2021

    • 著者名/発表者名
      酒田陽子・露木諒・秋根茂久
    • 学会等名
      第31回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 動的共有結合によるトリス(salen)型クリプトファンの合成とゲスト認識2021

    • 著者名/発表者名
      杉本晋梧・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第31回基礎有機化学討論会
  • [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
  • [学会発表] 動的共有結合を有するトリス(salen)型クリプトファンのゲスト認識とニッケル(II)イオンとの錯形成2021

    • 著者名/発表者名
      杉本晋梧・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
  • [学会発表] 新規なトリス(salen)型クリプトファンのゲスト認識とニッケル(II)イオンとの錯形成2021

    • 著者名/発表者名
      杉本晋梧・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会近畿支部2021年度北陸地区講演会と研究発表会
  • [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
      日本化学会近畿支部2021年度北陸地区講演会と研究発表会
  • [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)
  • [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)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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