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2013 年度 実績報告書

不斉超分子結晶体によるキラル無機酸化物ナノ材料設計手法の開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 25288058
研究種目

基盤研究(B)

研究機関神奈川大学

研究代表者

金 仁華  神奈川大学, 工学部, 教授 (60271136)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードキラル金属酸化物 / ポリエチレンイミン / 酒石酸 / 超分子結晶体 / キラル転写 / シリカ / 酸化チタン / キラル発光
研究概要

1)一連のポリエチレンイミンの合成を行い、それらとキラル有機酸との相互作用によるキラル超分子結晶体形成を完成した。特に、ポリエチレンイミンの重合度がキラル結晶体のモルフォロジーとキラルのCD信号強度に大きく影響することを明らかにした。
2)そらに、上記で得た一連のキラル超分子結晶体を用い、キラルシリカ、キラル酸化チタン、キラル(シリカ+金属酸化物)の合成を行い、キラル超分子結晶体から無機酸化物へのキラル転写する最適合成条件を見出し、普遍性をもった高率的な設計ルートを確立した。
3)キラル酸化物に発光性、触媒性を付与した。特に、キラル酸化物構造体にドープ状態で存在する発光サイトそのものがキラリティであり、その発光がキラルサイトからの発光であることを確認した。また、キラルシリカと金属ナノ粒子が融合された構造体は特定アミノ酸の光学異性体を認識することを見出した。
4)キラル超分子結晶体からシリカへのキラル転写の機構を検討し、無機ソースが分子レベルまたはクラスタレベルであっても、それらがキラル結晶体表面で析出した際、いずれもキラリティを示すことを明らかにした。
5)一連のキラル金属酸化物の潜在機能に関する予備検討を行い、その表面に結合する物質がいずれも誘起CD活性を示すことを確認した。今後の展開に多くの可能性を示した。
6)キラルシリカ表面での重縮合反応を行い、無機キラル情報が生成された重縮合体に転写されることを明らかとした。

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

1)当初の予想と計画には取り入れてなかったが、キラル金属酸化物とアミノ酸ラセミ体を混合した系において、特定アミノ酸の光学異性体を選択的に酸化することを見出した。
2)キラル転写機構の検討から、本研究の手法では、無機ソースの選択肢を広げることが十分可能であることを確認した。多くのアキラルな原料を用いたキラル酸化物の合成により突っ込んだ概念確立につながる。
3)次年度の計画に示したことを前もって検討した。具体的には、無機キラルシリカ表面で行った有機系重縮合反応がキラル重縮合体であることを確認した。

今後の研究の推進方策

初期計画通り進めると同時に、本研究の現時点での知見を発散的に検討していく予定である。特に、円偏光発光におけるキラル概念を強化し、その応用展開に注力する。

次年度の研究費の使用計画

ポスドク採用の遅れに伴い、人件費部分が余る状況。
今年度も継続にポスドクを採用し、研究を進める予定。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Biomimetic synthesis of shaped and chiral silica entities templated by organic objective materials2014

    • 著者名/発表者名
      Ren-Hua Jin, Dong-Dong Yao, Rumi Levi
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 20 ページ: 7196-7214

    • DOI

      10.1002/chem.201400387

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nanosheets-Stacked Chiral Silica Transcribed from Metal ions- and pH-tuned Supramolecular Crystalline Complexes of Polyamine/D-glucarate”2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Matsukizono, Keiki Murada, Ren-Hua Jin
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 20 ページ: 1134-1145

    • DOI

      10.1002/chem.201303343

    • 査読あり
  • [学会発表] ポリエチレンイミン/酒石酸キラル錯体触媒によるキラルシリカ合成2014

    • 著者名/発表者名
      村田啓樹・金仁華
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] ポリエチレンイミンと酒石酸との錯形成制御及びキラル転写2014

    • 著者名/発表者名
      荒井義明・金仁華
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] 形状・キラリティが制御されたシリカ系ハイブリッドナノ材料2013

    • 著者名/発表者名
      金仁華
    • 学会等名
      第22回ポリマー材料フォーラム
    • 発表場所
      東京タワーホール、東京
    • 年月日
      20131128-20131129
    • 招待講演
  • [学会発表] Nature inspired approach to nanostructured chiral silica2013

    • 著者名/発表者名
      Ren-Hua Jin
    • 学会等名
      International Symposium on Integrated Molecular/Materials Science and Engineering
    • 発表場所
      Beijing University of Chemical Technology, Beijing
    • 年月日
      20130920-20130922
    • 招待講演
  • [学会発表] 高分子結晶の階層的構造と新たな結晶化過程2013

    • 著者名/発表者名
      金仁華
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学、金沢
    • 年月日
      20130910-20130913
  • [学会発表] 有機酸類をキラル情報源とする無機材料へのキラル転写システム2013

    • 著者名/発表者名
      金仁華・荒井義明・松木園裕之
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学、金沢
    • 年月日
      20130910-20130913
  • [学会発表] ポリアミンと糖酸類の超分子結晶体からテンプレートされるシリカナノ構造体2013

    • 著者名/発表者名
      村田啓樹・松木囿裕之・金仁華
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学、金沢
    • 年月日
      20130910-20130913
  • [学会発表] 酒石酸をキラルソースとするキラル有機無機複合ナノ材料の合成と機能2013

    • 著者名/発表者名
      荒井義明・金仁華
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学、金沢
    • 年月日
      20130910-20130913
  • [学会発表] Shape- and Chirality-Controlled Inorganic Nanomaterials Directed by Supramolecular Organic Templates”, Advanced Complex Inorganic NanoMateria-2013, 15-19 July (Namur, Belgium) ,(invited)2013

    • 著者名/発表者名
      Ren-Hua Jin
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Complex Inorganic NanoMateria-2013, 15-19 July (Namur, Belgium) ,(invited)
    • 発表場所
      Namur UNiversity, Belgium
    • 年月日
      20130715-20130719
    • 招待講演
  • [学会発表] ポリエチレンイミンとキラル酸の超分子結晶体を用いるキラルシリカの合成2013

    • 著者名/発表者名
      荒井 義明、松木園 裕之、金 仁華
    • 学会等名
      第62回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都国際会館、京都
    • 年月日
      20130529-20130531
  • [学会発表] 酸塩基界面を有する有機結晶体のゾルゲル反応におけるテンプレート機能2013

    • 著者名/発表者名
      村田 啓樹、松木園 裕之、金 仁華
    • 学会等名
      第62回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都国際会館、京都
    • 年月日
      20130529-20130531

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公開日: 2015-05-28  

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