| 研究課題/領域番号 |
19H02693
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
湯浅 順平 東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 准教授 (00508054)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 希土類 / 光 / 超分子 / ホスト / ゲスト |
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| 研究実績の概要 |
本申請研究の目的である、環状希土類錯体を拡張した柔軟な非閉鎖系ナノ空間を創出することに関して研究を行った。今年度は、昨年度の研究計画から引き続き、柔軟なフレームワーク構造をもつ多核希土類錯体のライブラリーを合成するとともに、合成した柔軟フレームワーク構造のホスト機能について実験的な手法およびDFT計算を主とする理論的な見地から研究を進めた。具体的にはナノメートルスケールのスペーサー長をもつ架橋配位子とユーロピウムイオンを中心とする一連の希土類イオンとがどのような形状のフレームワーク構造、多核希土類錯体構造を構築するかを1H NMR、19F NMRから検討した。またフレームワーク構造のX線結晶構造解析についても試みた。X線結晶構造解析については、合成したサンプルの溶解度の関係から、結晶構造解析に適した結晶が得られなかった。一方で、19F NMRからは、複数の希土類イオン核をもつ多核希土類錯体に特徴的なシグナルが観測され、ユニークな構造をもつ多核希土類錯体の形成が確認された。また、本研究を起因として派生的に得られた成果として、多核希土類錯体構造を鋳型としてキラルゲスト分子のキラリティーを認識することも達成されつつある。同様に、本研究を起因として派生的に得られた二つ目の成果として、金属イオンによって電子ドナー、電子アクセプターを選択的に相互作用させる超分子システムの開発にも成功した(JACS2020)。今後の研究展開として、ホストーゲスト相互作用によって結晶に優れると予想される対称性の高いトポロジーへと多核希土類錯体を誘導し、結晶化を試みる。
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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
本申請研究の目的である、環状希土類錯体を拡張した柔軟な非閉鎖系ナノ空間を創出することに関して研究は概ね順調に進展している。今年度に行ったナノメートルスケールのスペーサー長をもつ架橋配位子とユーロピウムイオンを中心とする一連の希土類イオンとの系統的な構造構築のライブラリー探索から、架橋配位子のスペーサー長と用いる金属イオンとの組み合わせから、最終的に得られる超分子希土類錯体の形状等が系統的に予測できるようになってきた。実験的に得られたこの知見は、DFT計算を主とする理論的な予測とも良い一致を示したことから、柔軟な非閉鎖系ナノ空間の系統的なライブラー合成の合理的な設計戦略を打ち立てることにことに成功した。また得られた環状希土類錯体を基盤とする非閉鎖系ナノ空間のホスト機能についても、系統的な1H NMRの解析およびDFT計算を主とする理論的なアプローチから、ホストーゲスト相互作用を発現する非閉鎖系ナノ空間とゲスト分子種の組み合わせを明らかにしつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度主に得られた成果、柔軟な非閉鎖系ナノ空間の系統的なライブラー合成の合理的な設計戦略の確立、ホストーゲスト相互作用を発現する非閉鎖系ナノ空間とゲスト分子種の組み合わせ予測を基盤とし、今後の研究の推進方策として多核希土類錯体構造の絶対配置の決定を試みる。具体的にはX線結晶構造解析に適した多核希土類錯体の結晶化を検討する。これまでの実験的なアプローチから、本研究で合成する多核希土類錯体は、その溶解度、また形状的な問題から結晶性が乏しいということがわかりつつある。一方で、多核希土類錯体の構造はゲスト分子種との相互作用により大きく変化することが、系統的な1H NMRの解析およびDFT計算を主とする理論的な知見から示唆された。そこでX線結晶構造解析に適した多核希土類錯体の結晶化を行う目的で、ホストーゲスト相互作用によって結晶に優れると予想される対称性の高いトポロジーへと多核希土類錯体を誘導し、結晶化を試みる。
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