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2021 年度 実施状況報告書

不均一系触媒作用を目指した無機キラルナノスクロール創製への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 20K21090
研究機関愛媛大学

研究代表者

佐藤 久子  愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (20500359)

研究分担者 會澤 純雄  岩手大学, 理工学部, 准教授 (40333752)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
キーワード層状化合物 / 振動円二色性分光法 / 層状複水酸化物 / キラリティ
研究実績の概要

無機キラル物質創成に向けて本年度は以下2つのことをを明らかにした。粘土鉱物(ホスト)を用いた有機物やキラル金属錯体(ゲスト)とのハイブリッド材料の制御性をあげるためには、ゲスト分子が粘土鉱物の層間で、どのように配列しているかという知見は必要不可欠である。本年度は独自に開発した固体振動円二色性分光法(VCD)を用いて、粘土鉱物(モンモリロナイト)にキラル金属錯体 ([M(phen)3]2+, phen = 1,10-フェナントロリン、M = Ni, Ru、Feなどの金属イオン) のラセミ体を着させた試料について、解析をおこなった。通常はラセミ体ではシグナルは相殺されるが、それには金属イオンを変えることによる工夫から、疑似ラセミ体を用いることで振動を検出することに成功した。その結果、立体選択的なVCDシグナルの増大現象を見出した。理論計算とあわせて、モンモリロナイト層間でのキラルな錯体分子の配列モデルを提案することができた(Bull. Chem. Soc. Jpn. 2021, 94, 1731:BCSJ賞受賞論文)。この研究によって、長い間謎とされてきたモンモリロナイト中において、ラセミ体の場合とエナンチオマーのみの場合で飽和和吸着量に顕著な差があるという現象への直接的な証拠を得ることができた。
また、LDH(層状複水酸化物)中に硝酸イオンを制御して2つのキラル物質をゲストとした物質を創成した。新規に開発した量子カスケードレーザーを用いた振動円二色性分光法を用いて、LDH中の2つのキラル物質間同士の相互作用の検出を行い、層間中に吸着した分子のキラリティの2次元分布状態を明らかにすることができた。

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

装置開発、合成手法の確立もすすみ、共同研究で無機キラリティにむけて順調に進捗している。また、日本化学会からはBCSJ賞を受賞した。

今後の研究の推進方策

新しい不斉触媒の創成を目指して、2成分系の層状複水酸化物や1成分系の層状水酸化物とのキラル有機分子との複合化の検討をおこなう。共沈法や混合法による結晶性のよい合成条件を検討する。その後、焼成方法(温度など)の検討をおこない、無機キラル分子の創成を検討する。無機キラル分子の確認のために、新しいキラル分光法の測定方法の検討を行い、無機物質自体のキラリティを検出する。

次年度使用額が生じた理由

新しい現象が見つかったので、無機キラル分子の条件、およびその解析、測定手法の開発を慎重に詳細検討した。その検証をおこない、有機キラル物質の選定や測定用のセルホルダーの仕様検討を含めて、実施する計画である。また、コロナの影響で学会出張(海外出張を含む)おこなうことができなかった。今後、発表を含めて成果を報告予定である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Two-dimensional Imaging of a Model Pharmaceutical Dosage Tablet Using a Scanning Vibrational Circular Dichroism System2022

    • 著者名/発表者名
      Hisako Sato, Sumio Aisawa, Honoka Ida, Masaru Shimizu, Keisuke Watanabe, Jun Koshoubu, Jun Yoshida, and Izuru Kawamura
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 51 ページ: 205-207

    • DOI

      10.1246/cl.210635

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mapping of Supramolecular Chirality in Insect Wings by Microscopic Vibrational Circular Dichroism Spectroscopy: Heterogeneity in Protein Distribution2021

    • 著者名/発表者名
      Hisako Sato*, AkihikoYamagishi, Masaru Shimizu, Keisuke Watanabe, Jun Koshoubu, Jun Yoshida, Izuru Kawamura
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Lett.

      巻: 12 ページ: 7733-7737

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.1c01949

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hybridization of Anthocyanin Dyes from Purple Cabbage with Synthetic Saponite: Effects of Aluminum Ion on Color Stabilization2021

    • 著者名/発表者名
      Sakurako Inoue, Hirano Kodama, Takuya Kan, Takumi Shimada, Kazuyoshi Takimoto, Kenji Tamura, Masayuki Kamei, Akihiko Yamagishi, Hisako Sato
    • 雑誌名

      Clay Science

      巻: 25 ページ: 33-37

    • DOI

      10.11362/jcssjclayscience.MS-21-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vibrational Circular Dichroism System Equipped with Quantum Cascade Laser for Microscopic Scanning2021

    • 著者名/発表者名
      Hisako Sato, Masaru Shimizu, Keisuke Watanabe, Jun Yoshida, Izuru Kawamura, Jun Koshoubu
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 50 ページ: 1543-1545

    • DOI

      10.1246/cl.210258

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stereoselective Enhancement of VCD Signals for Intercalation Compounds of Sodium Montmorillonite and Chiral Metal Complexes2021

    • 著者名/発表者名
      Hisako Sato, Kazuyoshi Takimoto, Jun Yoshida, Akihiko Yamagishi
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 94 ページ: 1731-1736

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chiral Discrimination of Dansylated Alanine Methyl Ester on a Modified Clay Surface: Vibrational Circular Dichroism Approach2021

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Yamagishi, Kazuyoshi Takimoto, Kenji Tamura, Fumi Sato, Hisako Sato
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 94 ページ: 2711-2717

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210291

    • 査読あり
  • [学会発表] Chiral recognition on a solid surface as revealed by vibrational circular dichroism2021

    • 著者名/発表者名
      Hisako Sato
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] キラルな低分子量ゲル化剤の分子配向の研究:フィブリール形成におけるパーフルオロ基の特異性2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤久子
    • 学会等名
      第5回MAIRSワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] 顕微スキャン型多次元赤外円二色性分光システムの応用:昆虫下翅の局所的不斉構造の解析2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤久子、小勝負純
    • 学会等名
      MC2021 Molecular Chirality 2021
  • [学会発表] Synthesis and conformation study of phenylalanine and tartaric acid intercalated Zn-Al layered double hydroxide2021

    • 著者名/発表者名
      H. Ida, S. Aisawa, H. Hirahara, J. Sang, H. Sato
    • 学会等名
      令和3年度化学系学協会東北大会
  • [備考] 愛媛大学研究者要覧

    • URL

      https://yoran.office.ehime-u.ac.jp/Profiles/4/0000334/profile.html

  • [備考] 愛媛大学理学部複合体化学研究室

    • URL

      http://chem.sci.ehime-u.ac.jp/~comchem1/

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公開日: 2022-12-28  

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