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2023 年度 実施状況報告書

キラル有機超弾性体の創出

研究課題

研究課題/領域番号 22K05054
研究機関公益財団法人高輝度光科学研究センター

研究代表者

佐々木 俊之  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, テニュアトラック研究員 (20762066)

研究分担者 佐藤 久子  愛媛大学, 理学部, 研究員 (20500359)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
キーワードキラリティー / 振動円二色性分光法 / 有機塩 / 共結晶 / 多成分結晶 / 相転移 / 放射光 / 機械化学的合成
研究実績の概要

本研究では、結晶のキラリティーの有効利用を目指した外部刺激によるキラリティー制御を目的としている。結晶のキラリティーの起源は、結晶構造解析によって原子レベルで解明できる。この利点を活かすことでキラリティー変換機構の解明が可能となり、キラリティー可変結晶材料の開発にもつながる。
当該年度は、アキラル分子からのキラル結晶創出を達成した。興味深いことにこの結晶は、温度変化によって単結晶状態を維持したまま構造相転移を示し、キラリティーのスイッチングが生じることを見出した。
一方キラル分子を用いたキラル結晶を合成して結晶構造解析を行ったところ、1つの結晶中で右巻きと左巻きの水素結合によるらせん構造が共存していることが分かった。それぞれのらせん構造では同じ分子キラリティーであるR(またはS)を持つ分子のみが含まれるため、これらのらせん構造はジアステレオマーの関係にある。これまでの右巻きまたは左巻きのみのらせん構造と比較することで、結晶中でのらせんの左右選択性に関する要因の解明が期待できる。
さらに、2022年度から行っているすりつぶし(機械化学的合成)による有機塩や共結晶などの多成分結晶の合成では、複数の化合物において溶液からの結晶化とは異なる結晶構造を形成していることを見出した。市販のX線回折装置ではこのような粉末状の結晶試料から単結晶X線構造解析を行うことは困難であるが、今回、SPring-8のBL40XUで高輝度のX線を利用することで、数μm程度の極微小な単結晶からの構造解析に成功した。本成果は、機械刺激による特異な結晶構造形成を利用した結晶のキラリティー制御可能性とともに、そのような極微小結晶試料の評価には、電子線回折(microED)だけでなく放射光による単結晶X線回折測定も適用可能であることを示している。

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

新たに、ジアステレオマーの関係にある左巻きと右巻きのらせん構造の両方が含まれたキラル結晶の創出に成功している。また、研究分担者および共同研究者との協力や放射光施設SPring-8の活用により、複数のキラル結晶について分光学的キラリティー評価およびX線結晶構造解析に基づいたキラル変化機構の解明を進めている。

今後の研究の推進方策

これまでに見つかったキラル結晶について、固体状態での赤外光領域または紫外・可視光領域の円二色性分光法による分光学的キラリティー評価を進める。さらに、分子設計としてはアントラセンなどの発光性部位を導入し、光機能とのカップリングを進める。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Gauhati University(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      Gauhati University
  • [国際共同研究] A*STAR(シンガポール)

    • 国名
      シンガポール
    • 外国機関名
      A*STAR
  • [雑誌論文] Structure Elucidation of Olanzapine Molecular Salts by Combining Mechanochemistry and Micro-Electron Diffraction2023

    • 著者名/発表者名
      Diptajyoti Gogoi, Toshiyuki Sasaki, Takanori Nakane, Akihiro Kawamoto, Hironobu Hojo, Genji Kurisu, and Ranjit Thakuria
    • 雑誌名

      Cryst. Growth Des.

      巻: 23 ページ: 5821-5826

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.3c00432

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanically-Sensitive Fluorochromism by Molecular Domino Transformation in a Schiff Base Crystal2023

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Sasaki, Takanori Nakane, Akihiro Kawamoto, Yakai Zhao, Yushi Fujimoto, Tomohiro Nishizawa, Fuyuki Ito, Upadrasta Ramamurty, Ranjit Thakuria, Genji Kurisu
    • 雑誌名

      ChemRxiv

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.26434/chemrxiv-2023-kbltp

    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Topological Chirality of Hydrogen-bonding Supermolecules in Polymorphic Crystals Evaluated by X-ray Crystallography and Vibrational Circular Dichroism (VCD) Spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Sasaki, Hisako Sato, Mikiji Miyata
    • 学会等名
      CD2023 (19th International Conference on Chiroptical Spectroscopy
    • 国際学会
  • [学会発表] SPring-8 BL02B1における金属錯体の高分解能X線結晶構造解析2023

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Sasaki, Yuiga Nakamura, Kohei Ichiyanagi, Sumit Ranjan Maity
    • 学会等名
      令和5年(2023年)度日本結晶学会年会
  • [備考] SASACHIRALITY

    • URL

      http://chirality1sasaki.web.fc2.com/index.html

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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