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2022 年度 実績報告書

分子長の伸縮によりゲストの保持・放出を制御できる動的カプセル分子の設計と合成

研究課題

研究課題/領域番号 20K21206
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) 2020-07-30 – 2023-03-31
キーワード分子カプセル / かご型分子 / 動的構造変換 / 包接化合物 / 応答性分子 / 分子認識 / 環状化合物 / 動的共有結合
研究実績の概要

かご型分子は、その内部空間をゲストの保存のための場として利用できる可能性があることから、近年注目され、盛んに研究が行われてきた。しかしながら、従来の多くのホストの場合、取り込んだゲストを完全に保持することはできなかった。これは、ゲストがホストの空孔に到達できるかどうかが、ゲストとかご型分子の開口部の大きさの相対的な大小関係によって決まっており、空孔内部に入り得るゲストは、空孔内部から出ていくことも同様に可能であるためである。したがって、物質を内部に保持するためには、取り込んだあとに空孔の開口部を狭くできるような設計が必要である。本研究では、空孔開口部の大きさを自在に変化させるための方法として金属配位により駆動される構造変換を活用し、これによってゲストの取り込み、保持、放出を制御できるようなかご型ホスト分子の開発を目指す。
本年度は、かご型分子の構成要素となるお椀型分子として、カリックス[4]アレーン誘導体に加えてシクロトリベラトリレンなど様々な骨格をもつかご型分子の合成について検討した。シクロトリベラトリレン誘導体には、動的共有結合形成によるかご型構造構築のための官能基としてサリチルアルデヒド部位を3つ導入した。この化合物と各種ジアミンの反応によりかご型構造の構築を試みたところ、エチレンジアミンとの反応の場合に目的とした二量体型のかご型構造が生成することが明らかとなった。また、計算化学的な検討により、このかご型化合物は金属との錯形成によって分子長を変化させることができる動的カプセル分子として機能することが示された。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Synthesis of amphiphilic chiral salen complexes and their conformational manipulation at the air-water interface2023

    • 著者名/発表者名
      Akine Shigehisa、Nomura Keisuke、Takahashi Mizuho、Sakata Yoko、Mori Taizo、Nakanishi Waka、Ariga Katsuhiko
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 52 ページ: 260~268

    • DOI

      10.1039/D2DT03201E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Speed Tuning of the Formation/Dissociation of a Metallorotaxane2023

    • 著者名/発表者名
      Sakata Yoko、Nakamura Ryosuke、Hibi Toshihiro、Akine Shigehisa
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 62 ページ: e202217048

    • DOI

      10.1002/anie.202217048

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noncooperative guest binding by metal-free [2 + 2] Schiff-base macrocycles2022

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

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 20 ページ: 8259~8268

    • DOI

      10.1039/D2OB01511K

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stimuli-responsive chirality inversion of metallohelices and related dynamic metal complexes2022

    • 著者名/発表者名
      Akine Shigehisa、Miyake Hiroyuki
    • 雑誌名

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: 468 ページ: 214582~214582

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214582

    • 査読あり
  • [学会発表] Saloph骨格を有する新規な水溶性ニッケル(II)メタロクリプタンドの合成とゲスト認識2023

    • 著者名/発表者名
      山本侑・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会 第103春季年会
  • [学会発表] Acceleration and deacceleration of helicity inversion speeds in a dynamic helical trinickel(II) metallocryptand by alkali metal ion binding2023

    • 著者名/発表者名
      Sk Asif Ikbal, Pei Zhao, Masahiro Ehara, Shigehisa Akine
    • 学会等名
      日本化学会 第103春季年会
  • [学会発表] 芳香族架橋配位子を有する大環状コバルト(III)二核メタロホストのゲスト出入り速度の制御2023

    • 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103春季年会
  • [学会発表] 芳香族架橋配位子を導入した開閉可能な環状コバルト(III)二核メタロホストのゲスト認識と出入り速度の制御2022

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第19回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] Metallo-molecular containers with open/close functions based on [CoIII(saloph)] scaffolds2022

    • 著者名/発表者名
      S. Akine
    • 学会等名
      8th Asian Conference on Coordination Chemistry
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Size-selective Guest Recognition and the Open/Close Control of Macrocyclic Cobalt(III) Dinuclear Metallohosts Having Aromatic Bridging Ligands2022

    • 著者名/発表者名
      R. Sudo, Y. Sakata, S. Akine
    • 学会等名
      8th Asian Conference on Coordination Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Ion recognition by metallo-molecular cages and macrocycles with open/close feature2022

    • 著者名/発表者名
      S. Akine
    • 学会等名
      44th International Conference on Coordination Chemistry
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 芳香族架橋配位子の導入による環状二核メタロホストのゲスト出入り速度の制御2022

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 芳香族架橋配位子の導入による環状メタロホストのゲスト認識と出入り速度の制御2022

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      錯体化学会第72回討論会
  • [学会発表] Regulation of Helicity Inversion Speed by Non-covalent Binding with Alkali Metal Ions in a Dynamic Triple-helical Nickel(II) Complex2022

    • 著者名/発表者名
      S. A. Ikbal, P. Zhao, M. Ehara, S. Akine
    • 学会等名
      錯体化学会第72回討論会
  • [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ゲスト出入り速度の制御2022

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業 第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [学会発表] 芳香族架橋配位子を有する環状二核メタロホストのゲスト出入り速度の制御2022

    • 著者名/発表者名
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      基礎有機化学会若手オンラインシンポジウム(第2回)
  • [学会発表] Design of metal-containing host molecules with capping functions2022

    • 著者名/発表者名
      S. Akine
    • 学会等名
      International Congress on Pure and Applied Chemistry Kota Kinabalu 2022 (ICPAC2022KK)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design and Synthesis of Metallomolecular Cages and Macrocycles with Open/Close Functions2022

    • 著者名/発表者名
      S. Akine
    • 学会等名
      The 19th Korea-Japan Joint Symposium on Organometallic and Coordination Chemistry
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Design and Synthesis of Metal-containing Host Molecules for Kinetic Guest Entrapment2022

    • 著者名/発表者名
      S. Akine
    • 学会等名
      The 4th International Symposium of Ionic Coordination Compounds
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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