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2021 年度 実績報告書

剛直な骨格をもつ大環状多核錯体を活用した高選択性・高活性反応の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 21H01946
研究機関筑波大学

研究代表者

中村 貴志  筑波大学, 数理物質系, 助教 (90734103)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード大環状分子 / 多核錯体 / 反応場 / 配位捕捉 / 選択性 / ホストゲスト化学 / 分子認識 / 超分子
研究実績の概要

本研究では、剛直な骨格をもつ大環状多核錯体を活用した高選択性・高活性反応を開拓することを目的としている。研究代表者らは以前に、NNO3座キレート配位部位papの環状6量体であるhexapap配位子の合成と、そのパラジウム6核錯体が4-tert-ブチルピリジンを結合することでねじれたC2対称の構造をとることを報告している。2021年度は、反応場としての構造と性質の解明のため、hexapapのパラジウム錯体による内孔配位子の捕捉能とそれに伴うコンフォメーション変化について更なる詳細な検討を行った。大環状配位子としては側鎖に嵩高いtert-オクチル基を導入し、積層を防いで複数の大環状分子が関与する望まない反応が起こらないようにした。内孔にアセトニトリルが配位したパラジウム6核錯体に対してトリフェニルホスフィンを6モル当量加えたところ、これが6分子内孔に配位した錯体の形成を支持する1H NMRスペクトルが得られた。6量体錯体は各パラジウムpapユニットが交互に上下に配向したS6対称の構造をとることが示唆された。次に、末端に配位性基をもつα,ω-二置換ペンタンの配位検討を行った。1,5-ビス(ジフェニルホスフィノ)ペンタンを3モル当量加えて生成した錯体の31P NMRスペクトルでは、パラジウムに配位したリンのシグナルが2本観測された。また、1,5-ジアミノペンタンを3モル当量加えて生成した錯体の1H NMRスペクトルでは、パラジウムpap由来の各シグナルは等強度で2本に分裂して観測された。これらの結果から、hexapapのパラジウム6核錯体1分子につきα,ω-二置換ペンタンが隣接したPdを連結する様式で3分子配位した、C3対称の構造をもつ錯体の生成が支持された。

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

2021年度では、反応場としての機能開拓を目指している大環状パラジウム6核錯体について、配位性基をもつ分子の内孔への捕捉能とそれに伴うコンフォメーション変化について詳細を明らかにすることができた。これは、大環状多核錯体を活用した高選択性・高活性反応を開拓することを目的とする本研究における重要な成果である。このパラジウムの配位サイトに反応基質の配位性基を捕捉した複合体を形成し、基質の反応点と大環状多核錯体の金属中心との相対配置を制御することができれば、高選択性・高活性反応を実現できると期待される。

今後の研究の推進方策

2021年度に得られた成果をもとに、2022年度の研究で、hexapapのパラジウム錯体を用いた高選択性・高活性反応を開拓する。それと同時に、触媒活性を有する他の遷移金属元素とhexapap配位子の錯形成検討とその多核錯体の精製・構造解析検討を進める。また、研究代表者らはhexapap配位子の他にも、大環状配位子bpytrisalenとその多核錯体を開発してきた。この分子は、salen錯体部位が高い平面性を有し、環全体が剛直でユニット同士が回転しない特徴をもつ。2022年度の研究では、salen部位およびbpy部位に種々の金属 (マンガン、鉄、パラジウムなど) を選択的に導入した3核錯体/異種6核錯体の合成法を確立する。各金属上の配位サイトにおける結合様式や多核錯体の酸化還元特性を検討し、反応場としての構造・物性を最適化するとともに、多核錯体を用いた高選択性・高活性反応を開拓する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Development of Artificial Receptors Based on Assembly of Metal Complex Units and Desymmetrization of Molecular Components2021

    • 著者名/発表者名
      NAKAMURA, Takashi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 ページ: 1822-1830

    • DOI

      10.1246/cl.210418

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 多数のアミド基をもつシクロデキストリン誘導体による水溶液中でのアニオン認識2022

    • 著者名/発表者名
      奥林拓海・中村貴志
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] アミドシクロデキストリン誘導体によるアニオン認識機構2021

    • 著者名/発表者名
      中村貴志・米村颯太・鍋島達弥
    • 学会等名
      第18回ホスト_ゲスト・超分子化学シンポジウム (SHGSC2021)
  • [学会発表] ビピリジルアミド基をもつシクロデキストリン誘導体の金属錯形成による単一異性体の合成2021

    • 著者名/発表者名
      中村貴志・米村颯太・赤塚竣哉・鍋島達弥
    • 学会等名
      第37回シクロデキストリンシンポジウム
  • [学会発表] 金属配位サイトの配列と構成要素の非対称化に着目した環状多量体の超分子化学2021

    • 著者名/発表者名
      中村貴志
    • 学会等名
      第14回超分子若手懇談会「超分子化学の新領域開拓 -次世代超分子の構築と応用-」
    • 招待講演
  • [備考] 筑波大学 数理物質系 化学域 中村グループ(超分子化学)

    • URL

      https://www.chem.tsukuba.ac.jp/nakamura/

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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