| 研究課題/領域番号 |
24000009
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
藤田 誠 東京大学, 工学系研究科, 教授 (90209065)
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| 研究期間 (年度) |
2012-05-29 – 2017-03-31
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| キーワード | 自己組織化 / 単結晶構造解析 / ホストーゲスト化学 |
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| 研究実績の概要 |
溶液ケージと結晶ケージを統合した化学の展開において、1. 自己組織化空間内の溶液化学、2. 自己組織化結晶空間内での化学、3. 生体分子を用いた新たな展開、の3つの項目で研究を進めた。まず、1. の溶液化学における研究として、通常は固相化学においてのみ議論されてきたハロゲン結合を、溶液ケージを活用して溶液状態で誘起できることを見出した。これにより、ハロゲン結合は溶液系における分子認識においても利用できることを新たに実証できた。また2. の固相化学における研究として、結晶ケージについて、結晶性粉末材料としての合成方法を確立し、これまで1回あたり数mgの合成にとどまっていた単結晶の合成法から、1回あたり50gの合成を可能にした。これまで一粒の単結晶のナノ空間で行ってきた擬溶液化学は、結晶性粉末のナノ空間においても同様に可能となることを確認した。この劇的なスケールアップによって、結晶ケージをクロマトグラフィーの充填剤へ応用し、ケージの分子認識能を活用した分子精製手法の開発にも成功した。さらに3. の生体分子を用いた新展開として、溶液系において高度な分子認識や酵素反応を示す生体のタンパク質を模倣して、ペプチド鎖からなるナノ空間を固相に創出した。コラーゲンに見られるペプチドヘリックスを基盤とする結晶ナノ空間を合成し、そのナノ空間を利用した不斉認識を達成した。このように、溶液化学と固相化学を、ナノ空間を通じて結びつけるという本研究の目的が達成可能であるとの感触を得ている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
まずは、当初の計画どおり、これまでの研究で開拓してきたパラジウムケージを利用した溶液化学を、固相の結晶空間にうまく転写することが順調に進んでいる。また、溶液化学においても、これまで溶液化学では見られなかった相互作用を新たにもたらすこともできてきた。さらに、当初の計画ではなかった、生体分子を利用した新たな展開も固相化学へ創出することにも着手できており、総合的に見て当初の計画以上に本研究は進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
1. 分子認識を利用した固相化学における展開としては、固相における特異な化学反応をさらに検討し、反応中間体のX線観察例をさらに増やす。嫌気下や禁水条件での固相化学は、まだ十分に検討していなかったため、グローブボックスを利用して、そのような条件下での反応中間体の構造解析を行う予定である。2. 固相化学の幅を大きく広げるために、新しい固相材料の開拓を進める。生体分子であるペプチドを配位子設計に組み込んだ結晶材料の構築をさらに進めることで、高極性溶媒に適した結晶材料の創出とその機能化を行う。具体的には、ペプチドのβシートやαヘリックス構造などを使った結晶材料空間の構築を検討する。3. 新たに開拓した固相化学で得られた知見を溶液化学ヘフィードバックさせる展開も、引き続き積極的に試みたいと考えている。H26年度に見出した、パラジウムケージ内でハロゲン結合を誘起できる現象を利用して、溶液化学においてハロゲン結合を活用した分子認識や化学反応の例をさらに増やす予定である。また、有機分子と金属錯体のペア包接による近接化を利用した、特異反応についても検討する。以上の方策に従って、本研究を推進したいと考えている。
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