研究課題
本研究では、まず複数の有機分子により階層的に巨大な超分子複合体を作成する。さらに超分子複合体を自律的に組み上げることによって、デザイン可能なナノ空間を有する超分子多孔性物質を構築する。このような多孔性物質のナノ空間表面を化学修飾し、触媒金属を配位することで精緻にコントロールされた反応場を創出し、物理刺激（光、熱）を印加することにより高度に制御された超分子ナノリアクターを創製することを目的とする。第2年度は計画通り初年度に引き続き、酸塩基反応によって複数種からなる巨大な超分子複合体を作成し、階層的にそれらを集積させ、触媒金属を担持させることによって一連の触媒機能性多孔質有機塩の構築を確立することを目指した。前年ナノリアクター構築に成功したポルフィリン骨格の汎用性、展開性を高めるためにアミン側の分子設計に着目した。以前の研究からポルフィリン骨格を用いると多孔質構造が形成されるのは判っていたが、過剰な相互貫入のため空孔が消滅してしまう。そこで、アミン側のTPMAに着目し、フェニル基のパラ位に様々な置換基を導入して、立体障害により相互貫入を阻止して空孔が形成されると考えた。パラ位に塩素を導入したものでは、無置換のTPMAと同様のトポロジーネットワークを形成しながら、相互貫入のないシングルネットワークの多孔質構造が得られた。この多孔質材料にPdを担持させ、モデル反応として鈴木宮浦カップリング反応に用いると一般的な触媒を用いたときと同等以上の反応効率で反応が進行することが解った。今後は、空孔形状を用いた基質選択性などについて検討を行っていく。
2: おおむね順調に進展している
構造解析に用いる分析機器の消耗品の海外よりの入荷がコロナ禍のため大幅に遅れ解析に遅滞が生じたが、研究自体は目的とした反応系の拡張に成功した。
これまで構築したナノリアクターの構造の安定化を行い、リサイクル性の向上を目指す。その上で多孔質構造に負荷の大きい酸化還元反応を行い、その反応効率の向上を達成する。
すべて 2022 2021 その他
すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)
Journal of Molecular Structure
巻: 1251 ページ: 131990～131990
10.1016/j.molstruc.2021.131990
Journal of Materials Chemistry C
巻: 9 ページ: 6418～6435
10.1039/d1tc01104a
Chemistry A European Journal
巻: 28 ページ: e202103545
10.1002/chem.202103545
Chemical Science
巻: 12 ページ: 9607～9618
10.1039/d1sc02690a
Advanced Synthesis & Catalysis
巻: 363 ページ: 2796～2805
10.1002/adsc.202100195
