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2016 年度 実績報告書

開閉機構をもつ新規なカゴ型錯体の合成と応答型物質捕捉・放出制御への応用

研究課題

研究課題/領域番号 26288022
研究機関金沢大学

研究代表者

秋根 茂久  金沢大学, 物質化学系, 教授 (30323265)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード超分子化学 / 機能性錯体 / ホスト・ゲスト化学 / 応答機能 / 構造変換 / コバルト / カゴ型構造 / 多核錯体
研究実績の概要

近年、外部から隔離された内部空孔を有するカゴ型分子の性質が注目されている。これらの分子は、物質を取り込み、その物質を反応させる場として利用できることが期待されるため、活発に研究が行われている。これまでに、各種カゴ型有機分子や錯体分子の構築法が確立されてきており、その閉空間における分子の反応性などが明らかにされてきた。しかしながら、これまでの多くのカゴ型分子は、物質の取り込み速度や放出の速度を能動的に制御するのは困難であった。すなわち、取り込みや放出の速度は、カゴ型骨格にもともと備わっている開口部の大きさと取り込まれるゲストの大きさの相対的な関係により決まるものという前提のもとで研究が行われてきた。本研究では、これを自在にコントロールできるような、カゴ型構造の新規な開閉機構の創出を目指した。
開閉可能なカゴ型構造の基本骨格として、有機骨格から成るカゴ型tris(saloph)配位子を独自に設計し、ここに、八面体六配位構造を好むコバルト(III)を導入した。salophは四座配位子であるため、コバルトには軸配位子としてさらに二つの配位子を導入することができる。このため、1,6-ヘキサンジアミン(hda)のような鎖長の長い二座配位子を用いればカゴ型構造の開口部を閉じることができる。実際、三つのコバルト原子間を架橋するように三つのhda配位子を導入することで、開口部を完全に閉じられることが結晶構造解析により明らかとなった。さらに、セシウムイオン等のゲストの取り込みおよび放出速度を評価したところ、対応するモノアミン(MeNH2)配位体と比べて著しく遅くなっていることも見出した。従って、カゴ構造の開口部をふさぐ配位子の導入によって物質捕捉・放出の速度を効果的にコントロールできる系を開発することに成功した。

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

研究計画に記載したとおり、ジアミンの配位によって空孔の開口部をふさいだ構造の錯体を得る手法を確立でき、狙い通りにゲストの取り込みや放出の速度をコントロールすることができたため。

今後の研究の推進方策

可逆な配位結合により空孔の開口部をふさいだ錯体のゲストの取り込み・放出速度の制御に関する研究を引き続き推進し、応答型の空孔の開閉に関する新技術の開発を目指す。

次年度使用額が生じた理由

研究を十分効率的に遂行でき、消耗品の購入を少なく抑えることができたため。

次年度使用額の使用計画

最終年度となるため、実験に使用する消耗品に加えて成果発表のための旅費や論文校閲等に使用する。

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 5件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A Metallo-molecular Cage That Can Close the Apertures with Coordination Bonds2017

    • 著者名/発表者名
      Akine, S.; Miyashita, M.; Nabeshima, T.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 139 ページ: 4631-4634

    • DOI

      10.1021/jacs.7b00840

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Lanthanide contraction for helicity fine-tuning and helix-winding control of single-helical metal complexes2016

    • 著者名/発表者名
      Sairenji, S.; Akine, S.; Nabeshima, T.
    • 雑誌名

      Dalton Trans.

      巻: 45 ページ: 14902-14906

    • DOI

      10.1039/C6DT02635D

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 分子内架橋構造を有する大環状二核コバルト(III)メタロホストのゲスト認識制御2017

    • 著者名/発表者名
      岡田征大・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学(横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] 24-crown-8骨格を有する環状二核メタロホストを輪分子とした新規ロタキサン構造の構築2017

    • 著者名/発表者名
      小林聖弥・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学(横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] 18-Crown-6型ニッケル(II)メタロホストのカチオン認識による種々のスタッキング構造の形成2017

    • 著者名/発表者名
      中野雅人・酒田陽子・都築誠二・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学(横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] 白金(II)アルキン錯体で連結された新規な自己集合型超分子の構築2017

    • 著者名/発表者名
      山本進一郎・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学(横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] らせん型コバルト(III)メタロクリプタンドへのキラルアミン導入によるヘリシティー制御2017

    • 著者名/発表者名
      知場舜介・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学(横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] テンプレートを用いたトリプチセン型配位子の自己集合による大環状錯体の選択的形成2017

    • 著者名/発表者名
      山本亮一・斎藤大暉・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学(横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [学会発表] 環状メタロホストを利用した新規ロタキサン型構造の構築と溶媒添加をトリガーとする動的構造変換2016

    • 著者名/発表者名
      小林聖弥・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第6回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-16
  • [学会発表] Control of Guest Recognition Ability of Cobalt(III) Metallohost by Site-selective Ligand Exchange2016

    • 著者名/発表者名
      M. Okada, M. Tamiya, Y. Sakata, S. Akine
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Center of Excellence for Innovative Material Sciences Based on Supramolecules
    • 発表場所
      石川市文教会館(金沢市)
    • 年月日
      2016-10-26 – 2016-10-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of Solvent Dependent Dynamic Rotaxane Using 24-crown-8 type Metallohost2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kobayashi, Y. Sakata, S. Akine
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Center of Excellence for Innovative Material Sciences Based on Supramolecules
    • 発表場所
      石川市文教会館(金沢市)
    • 年月日
      2016-10-26 – 2016-10-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of Various Kinds of Stacking Structures Using 18-Crown-6 Type Metallohosts Having Different Bridging Scaffold2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nakano,Y Sakata, S. Akine
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Center of Excellence for Innovative Material Sciences Based on Supramolecules
    • 発表場所
      石川市文教会館(金沢市)
    • 年月日
      2016-10-26 – 2016-10-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Helicity Induction of Cobalt(III) Metallocryptands by Introduction of Chiral Carboxylate Ions2016

    • 著者名/発表者名
      S. Chiba, Y. Sakata, S. Akine
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Center of Excellence for Innovative Material Sciences Based on Supramolecules
    • 発表場所
      石川市文教会館(金沢市)
    • 年月日
      2016-10-26 – 2016-10-26
    • 国際学会
  • [学会発表] 大環状Schiff塩基コバルト錯体の事後修飾を活用したゲスト認識制御2016

    • 著者名/発表者名
      秋根茂久・酒田陽子・村田千穂・岡田征大・多宮宗弘
    • 学会等名
      第46回複素環化学討論会
    • 発表場所
      金沢歌劇座(金沢市)
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-28
  • [学会発表] 軸配位子交換を利用した新規機能性環状二核コバルト(III)メタロホストの構造変換2016

    • 著者名/発表者名
      岡田征大・多宮宗弘・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      錯体化学会第66回討論会
    • 発表場所
      福岡大学(福岡市)
    • 年月日
      2016-09-10 – 2016-09-12
  • [学会発表] 24-crown-8 型環状メタロホストを利用した新規な超分子構造の構築2016

    • 著者名/発表者名
      小林聖弥・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      錯体化学会第66回討論会
    • 発表場所
      福岡大学(福岡市)
    • 年月日
      2016-09-10 – 2016-09-12
  • [学会発表] 人工環状メタロホストを利用した誘導適合型ゲスト包接2016

    • 著者名/発表者名
      酒田陽子・岡田征大・多宮宗弘・秋根茂久
    • 学会等名
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      石川県立音楽堂(金沢市)
    • 年月日
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [学会発表] 人工大環状メタロホストのカチオン認識を利用した新規な超分子構の構築2016

    • 著者名/発表者名
      小林聖弥・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      石川県立音楽堂(金沢市)
    • 年月日
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [学会発表] 配位子交換を利用したコバルト(III)メタロホストの事後修飾とゲスト認識2016

    • 著者名/発表者名
      岡田征大・多宮宗弘・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      石川県立音楽堂(金沢市)
    • 年月日
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [学会発表] らせん型メタロクリプタンドへのキラルカルボン酸イオンの導入によるヘリシティー制御2016

    • 著者名/発表者名
      知場舜介・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      石川県立音楽堂(金沢市)
    • 年月日
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [学会発表] ゲスト認識によるコバルト(III)メタロホストの骨格変換速度のコントロール2016

    • 著者名/発表者名
      酒田陽子・岡田征大・多宮宗弘・秋根茂久
    • 学会等名
      第27回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島市)
    • 年月日
      2016-09-01 – 2016-09-03
  • [学会発表] トリプチセン骨格を有する剛直な屈曲型配位子のテンプレート自己集合による選択的大環状錯体形成2016

    • 著者名/発表者名
      酒田陽子・斎藤大暉・山本亮一・秋根茂久
    • 学会等名
      第27回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島市)
    • 年月日
      2016-09-01 – 2016-09-03
  • [学会発表] キサンテン骨格をもつ高平面性メタロホストのカチオン認識とスタッキング構造形成2016

    • 著者名/発表者名
      中野雅人・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第27回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島市)
    • 年月日
      2016-09-01 – 2016-09-03
  • [学会発表] Dynamic helicity control of helical tetranuclear complexes by chemical stimuli2016

    • 著者名/発表者名
      S. Akine, M. Miyashita, T. Nabeshima
    • 学会等名
      42nd International Conference on Coordination Chemistry
    • 発表場所
      Brest, France
    • 年月日
      2016-07-03 – 2016-07-08
    • 国際学会
  • [学会発表] ゲスト包接が駆動するメタロホスト上での位置選択的配位子交換2016

    • 著者名/発表者名
      酒田陽子・多宮宗弘・岡田征大・秋根茂久
    • 学会等名
      第14回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
    • 発表場所
      高知城ホール(高知市)
    • 年月日
      2016-06-04 – 2016-06-05
  • [学会発表] 位置選択的軸配位子交換に基づく環状二核コバルト(III)メタロホストの事後修飾2016

    • 著者名/発表者名
      岡田征大・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第14回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
    • 発表場所
      高知城ホール(高知市)
    • 年月日
      2016-06-04 – 2016-06-05
  • [学会発表] キサンテン骨格を導入した高平面性メタロホストの合成とカチオン認識2016

    • 著者名/発表者名
      中野雅人・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第14回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
    • 発表場所
      高知城ホール(高知市)
    • 年月日
      2016-06-04 – 2016-06-05
  • [図書] Metal Complexes with Oligo(salen)-Type Ligands, Patai's Chemistry of Functional Groups2016

    • 著者名/発表者名
      Akine, S.
    • 総ページ数
      42
    • 出版者
      John Wiley and Sons, Ltd: Chichester
  • [備考] 金沢大学理工研究域物質化学系 秋根研究室

    • URL

      http://chem.s.kanazawa-u.ac.jp/coord/

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公開日: 2018-01-16  

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