• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実績報告書

多孔性金属錯体を用いた高分子の精密認識・分離

研究課題

研究課題/領域番号 21H04687
研究機関東京大学

研究代表者

植村 卓史  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50346079)

研究分担者 細野 暢彦  東京大学, 大学院工学系研究科, 准教授 (00612160)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2025-03-31
キーワードMOF / 高分子 / 分離
研究実績の概要

多孔性金属錯体(MOF)は、骨格内に細孔を無数に有しており、構成要素を適切に選択することで、細孔のサイズや形状、表面環境を分子レベルでデザインすることができる。特に、複数種類の有機配位子から合成される固溶体MOFでは、配位子の配合を変化させることで細孔特性を自在に調整できる。本研究では、MOFの高いデザイン性を活かし、固定相として利用した高分子化合物のカラムクロマトグラフィー法の開発を行った。
これまでの研究により、ポリエチレングリコール(PEG)鎖が約0.57 nm径の一次元細孔を有するMOF (1) ([Zn2(ndc)2(ted)]n, ndc = 1,4- naphthalenedicarboxylate, ted = triethylenediamine)の細孔内へ浸入し、吸着されることがわかっている。本研究では1を固定相とするカラムを作成し、一般のHPLC装置を用いてPEGに対する保持を測定した。結果、1へのPEGの吸着に起因する明確なカラム保持が見られた。一方、[Zn2(ndc)2(ted)]nと同一の母骨格構造をとる、MOF (2)([Zn2(bdc)2(ted)]n, bdc = 1,4-benzenedicarboxylate)やMOF (3)([Zn2(adc)2(ted)]n, adc = 9,10-anthracenedicarboxylate)を固定相としたカラムはPEGに対し一切保持を示さないことが明らかになった。
次に、配位子を様々な配合で混合した固溶体を合成し、そのカラム上におけるPEGの保持挙動を調査した。この固溶体MOFをカラムに充填し、PEGを分析したところ、中間の固溶体組成においてそれぞれ単独のMOFを充填したカラムよりも強い保持が観測された。この結果より、固溶体内部の平均細孔サイズがPEGの保持挙動に影響していると考えられる。

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

単独のMOFだけではなく、固溶体MOFでさえカラムクロマトグラフィーで機能することが分かってきたため。

今後の研究の推進方策

様々なMOFと高分子の組み合わせを試すことで、従来の認識原理とは一線を画した新し
い高分子認識・分離法の開発を進める

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Mixed Metal-Organic Framework Stationary Phases for Liquid Chromatography2022

    • 著者名/発表者名
      Kioka Kaoru、Mizutani Nagi、Hosono Nobuhiko、Uemura Takashi
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 16 ページ: in press

    • DOI

      10.1021/acsnano.2c01592

  • [雑誌論文] Revisiting molecular adsorption: unconventional uptake of polymer chains from solution into sub-nanoporous media2021

    • 著者名/発表者名
      Oe Noriyoshi、Hosono Nobuhiko、Uemura Takashi
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 ページ: 12576~12586

    • DOI

      10.1039/D1SC03770F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metal-Organic Frameworks as Versatile Media for Polymer Adsorption and Separation2021

    • 著者名/発表者名
      Hosono Nobuhiko、Uemura Takashi
    • 雑誌名

      Accounts of Chemical Research

      巻: 54 ページ: 3593~3603

    • DOI

      10.1021/acs.accounts.1c00377

    • 査読あり
  • [学会発表] MOFを用いた環状高分子と線状高分子の実用的分離法2021

    • 著者名/発表者名
      澤山拓、細野暢彦、植村卓史
    • 学会等名
      高分子年次大会
  • [学会発表] MOFへの幾何学的拘束を利用した高分子の分離2021

    • 著者名/発表者名
      水谷凪、細野暢彦、植村卓史
    • 学会等名
      高分子年次大会
  • [学会発表] MOFナノ空間における配位相互作用を利用した高分子の構造認識2021

    • 著者名/発表者名
      浅見 美月、マナ ビプラブ、細野 暢彦、植村 卓史
    • 学会等名
      高分子年次大会
  • [学会発表] MOFカラムクロマトグラフィーにおける高分子化合物の保持挙動2021

    • 著者名/発表者名
      木岡 薫、細野 暢彦、植村 卓史
    • 学会等名
      高分子年次大会
  • [学会発表] 多孔性金属錯体を用いたPET集積構造のリフォーメーション2021

    • 著者名/発表者名
      武富 大空、細野 暢彦、植村 卓史
    • 学会等名
      高分子討論会

URL: 

公開日: 2022-12-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi