π-スタッキングを駆動力とした芳香環ナノカプセルの光機能創成

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26288033
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 吉沢 道人 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (70372399)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: スタッキング / 芳香環 / 分子カプセル / 触媒 / 蛍光

研究実績の概要

本研究の目的は、パイ-スタッキングを駆動力とした自己組織化により、多環芳香族分子に囲まれたナノ空間を有する柔軟な「芳香環ナノカプセル」を構築するとともに、その空間が持つ分子内包能を活用した特異な光物性の開拓と新規な光機能の創出を達成することである。本年度は、芳香環ナノカプセルの新たな機能の探索に成功し、（１）水中での高効率な酸化触媒反応 および（２）強発光性の多環芳香族分子固体 に関する成果を得た。以下にそれらの概略を述べる。
１．水中での高効率な酸化触媒反応：水溶性の芳香環ナノカプセルの内部空間に金属錯体触媒を内包させることで、水中で高効率な触媒反応を達成した。芳香環ナノカプセルの成分と酸化触媒であるポルフィリンマンガン錯体を固体状態で磨り潰した後、水を加えるだけで、１分子のマンガン錯体を内包したナノカプセルの水溶液を得た。この溶液に、スチレン誘導体と酸化剤を加え室温で撹拌することで、エポキシドを高収率および高触媒回転数で得た。その反応機構を分光学的解析により明らかにした。
２．強発光性の多環芳香族分子固体：芳香環ナノカプセルの構成分子を利用し、その親水基を疎水性のアルキル鎖に置き換えた新規なV型多環芳香族分子を合成した。この分子は固体状態で、head-to-headとhead-to-tail型に配列した２種類の固体を生成し、前者では70%以上、後者は40%程度の量子収率で蛍光を示した。また、この２つの固体は外部刺激により相互変換できた。さらに、蛍光性色素分子をドープすることで、FRETを利用した多彩な蛍光色を示す多環芳香族分子固体の作製に成功した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] An M2L4 Molecular Capsule with a Redox Switchable Polyradical Shell (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Yazaki, S. Noda, Y. Tanaka, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 ページ: 15031-15034
  • DOI: 10.1002/anie.201608350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interface Engineering of Metal Oxides using Ammonium Anthracene in Inverted Organic Solar Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: I. Jeon, S. Zeljkovic, K. Kondo, M. Yoshizawa, Y. Matsuo
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 8 ページ: 29866-29871
  • DOI: 10.1021/acsami.6b09684
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recognition of Multiple Methyl Groups on Aromatic Rings by a Polyaromatic Cavity (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Yazaki, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 22 ページ: 17557-17561
  • DOI: 10.1002/chem.201604384
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recognition of Multiple Methyl Groups on Aromatic Rings by a Polyaromatic Cavity (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashina, S. Matsuno, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 22 ページ: 14147-14150
  • DOI: 10.1002/chem.201603032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amphiphilic Tribranched Scaffolds with Polyaromatic Panels That Wrap Perylene Stacks Displaying Unusual Emissions (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 52 ページ: 10024-10027
  • DOI: 10.1039/C6CC04823D
  • 査読あり
• [雑誌論文] M2L4 Coordination Capsules with Tunable Anticancer Activity upon Guest Encapsulation (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Ahmedova, R. Mihaylova, D. Momekova, P. Shestakova, S. Stoykova, J. Zaharieva, M. Yamashina, G. Momekov, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 45 ページ: 13214-13221
  • DOI: 10.1039/C6DT01801G
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Engineering Stacks of V-Shaped Polyaromatic Compounds with Alkyl Chains for Enhanced Emission in the Solid State (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Sekiguchi, K. Kondo, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 ページ: 6906-6910
  • DOI: 10.1002/anie.201602502
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Fluorescent Molecular Capsule with a Flexible Polyaromatic Shell for Detecting Monoterpene Compounds in Water (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, K. Kondo, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 52 ページ: 3151-3154
  • DOI: 10.1039/C5CC09647B
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient Catalytic Epoxidation in Water by Axial N-Ligand-Free Mn-Porphyrins within a Micellar Capsule (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Omagari, A. Suzuki, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 ページ: 499-502
  • DOI: 10.1021/jacs.5b11665
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solubility Switching of Metallo-Phthalocyanines and Their Larger Derivatives upon Encapsulation (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 22 ページ: 1937-1940
  • DOI: 10.1002/chem.201505036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anticancer Potencies of Pt(II)- and Pd(II)-linked M2L4 Coordination Capsules with Improved Selectivity (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Ahmedova, D. Momekova, M. Yamashina, P. Shestakova, G. Momekov, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 雑誌名: Chem. Asian J. 巻: 11 ページ: 474-477
  • DOI: 10.1002/asia.201501238
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 芳香環ミセルによるEu(III)錯体の内包とその発光特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 〇甲斐友邦、岸本真依、吉沢道人、穐田宗隆
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県港北区）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-19
• [学会発表] 非イオン性親水基を有するV型アントラセン2量体を用いた層状物質の分散 (2017)
  • 著者名/発表者名: 〇松本 淳、城野圭佑、吉沢道人、穐田宗隆
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県港北区）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-19
• [学会発表] アントラセン環を有する水溶性分子ピンセット：平面状、筒状、分岐化合物の捕捉能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 〇城野圭佑、吉沢道人、穐田宗隆、アルブレヒト建、山元公寿
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県港北区）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-19
• [学会発表] アントラセン環を有する金属架橋カプセル : 環状硫黄の顕著な安定化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 〇松野匠、山科雅裕、吉沢道人、穐田宗隆
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県港北区）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-19
• [学会発表] アントラセン環を有する金属架橋カプセル：水中でのオリゴ乳酸の内包 (2017)
  • 著者名/発表者名: 〇草葉竣介、山科雅裕、吉沢道人、穐田宗隆
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県港北区）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-19
• [学会発表] アントラセン環を有する分子チューブの外面アルキル化と固体物性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 〇黒田清徳、矢崎晃平、吉沢道人、穐田宗隆
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県港北区）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-19
• [学会発表] Reversible Catch and Release of Hydrophilic Compounds Using a Transformable Molecular Tube (2017)
  • 著者名/発表者名: 〇K. Kurihara, K. Yazaki, M. Yoshizawa, M. Akita
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県港北区）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-19
• [学会発表] Self-assembly of Peanut-shaped Polyaromatic Compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: 〇K. Yazaki, T. Kikuchi, H, Sato, S. Prusty, D. K. Chand, M. Yoshizawa, M. Akita
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県港北区）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-19
• [学会発表] An Anthracene-Shelled Coordination Capsule: Selective Encapsulation of Disaccharide in Water (2017)
  • 著者名/発表者名: 〇M. Yamashina, M. Yoshizawa, M. Akita
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県港北区）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-19
• [学会発表] 超分子カプセルの分子内包能と動的挙動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 〇吉沢道人、林 重彦
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県港北区）
  • 年月日: 2017-03-16 – 2017-03-19
• [学会発表] Encapsulation of Sulfur Clusters by An Anthracene-shelled Coordination Capsule (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇S. Matsuno, M. Yamashina, M. Yoshizawa, M. Akita
  • 学会等名: 第26回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜情報文化センター(神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-12-19 – 2016-12-22
• [学会発表] 窒素を含む多環芳香族ナノ空間の構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉沢道人
  • 学会等名: エキゾチック自己組織化材料・金属と分子集合 合同シンポジウム
  • 発表場所: 温泉旅館丸茂（鳥取県鳥取市）
  • 年月日: 2016-11-23 – 2016-11-24
• [学会発表] アントラセン環を有する金属架橋カプセルによる環状硫黄の内包と安定化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇松野 匠、山科雅裕、吉沢道人、穐田宗隆
  • 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（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2016-11-14 – 2016-11-16
• [学会発表] アクリジン環を有するpH応答性芳香環ミセルを利用した分子内包と放出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇岸本真依、近藤 圭、吉沢道人、穐田宗隆
  • 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（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2016-11-14 – 2016-11-16
• [学会発表] アントラセン環などの殻を持つ芳香環ミセルによるランタニド錯体の内包と光物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇甲斐友邦、岸本真依、吉沢道人、穐田宗隆
  • 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（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2016-11-14 – 2016-11-16
• [学会発表] Polyaromatic-Shelled Coordination Capsules Displaying Unique Host-Guest Interactions (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉沢道人
  • 学会等名: Royal Society of Chemistry, Inorganic Chemistry Symposium
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス(東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-10-28 – 2016-10-28
  • 招待講演
• [学会発表] Polyaromatic micelles as water-soluble soft molecular containers (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉沢道人
  • 学会等名: WRHI International Workshop on Advanced Laser Spectroscopy for Soft Molecular Systems
  • 発表場所: 東京工業大学すずかけ台キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-09-26 – 2016-09-26
• [学会発表] 刺激応答性芳香環ミセルの構築と巨大分子の内包および放出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇岸本真依、近藤 圭、吉沢道人、穐田宗隆
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川大学横浜キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-16
• [学会発表] アントラセン環を有する親水性分子ピンセットによる分岐化合物の水溶化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇城野圭佑、鈴木 輝、吉沢道人、穐田宗隆、アルブレヒト 建、山元 公寿
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川大学横浜キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-09-14 – 2016-09-16
• [学会発表] Encapsulation of Metallo-Porphyrins and Metallo-Phthalocyanines within Polyaromatic Capsules in Water (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉沢道人
  • 学会等名: 第66回錯体化学討論会
  • 発表場所: 福岡大学七隈キャンパス（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-09-10 – 2016-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] アントラセン環に囲まれた疎水性ナノ空間による親水性オリゴマーの包接 (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇山科雅裕、吉沢道人、穐田宗隆
  • 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（広島県広島市）
  • 年月日: 2016-09-01 – 2016-09-03
• [学会発表] アクリジニウム環を有する分子チューブの構造変化とゲスト分子の内包と放出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇栗原晃平、矢崎晃平、吉沢道人、穐田宗隆
  • 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（広島県広島市）
  • 年月日: 2016-09-01 – 2016-09-03
• [学会発表] アントラセン環に囲まれたサブナノ空間を有する分子チューブの短段階合成と性質 (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇黒田清徳、大槻大史、矢崎晃平、吉沢道人、穐田宗隆
  • 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（広島県広島市）
  • 年月日: 2016-09-01 – 2016-09-03
• [学会発表] Methyl-Group Recognition on Aromatic Rings by an Anthracene-Shelled Coordination Capsule (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇S. Matsuno, M. Yamashina, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 学会等名: International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
  • 発表場所: The K-Hotel Seoul（韓国）
  • 年月日: 2016-07-10 – 2016-07-14
  • 国際学会
• [学会発表] An Anthracene-Shelled Coordination Capsule: Preparation of Fluorescent Host-Guest Complexes with Tunable Color (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇M. Yamashina, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 学会等名: International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
  • 発表場所: The K-Hotel Seoul（韓国）
  • 年月日: 2016-07-10 – 2016-07-14
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation and Host Properties of Capsular and Tubular Nanostructures with Polycationic Shells (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇K. Yazaki, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 学会等名: International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
  • 発表場所: The K-Hotel Seoul（韓国）
  • 年月日: 2016-07-10 – 2016-07-14
  • 国際学会
• [学会発表] Pairwise Encapsulation of Fluorescent Dyes within an Anthracene-Shelled Coordination Capsule (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇M. Yamashina, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 学会等名: Fluorescent Biomolecules and their Building Blocks - Design and Applications (FB3)
  • 発表場所: Tianjin University（中国）
  • 年月日: 2016-07-07 – 2016-07-11
  • 国際学会
• [学会発表] A Polycationic Molecular Capsule Bearing Acridinium Panels and the Anionic-Guest Binding Properties (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇K. Yazaki, Y. Sei, M. Akita, M. Yoshizawa
  • 学会等名: Fluorescent Biomolecules and their Building Blocks - Design and Applications (FB3)
  • 発表場所: Tianjin University（中国）
  • 年月日: 2016-07-07 – 2016-07-11
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient Catalytic Epoxidation by Mn-Porphyrins within Polyaromatic Capsules (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉沢道人
  • 学会等名: The International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines (ICPP-9)
  • 発表場所: 南京市（中国）
  • 年月日: 2016-07-03 – 2016-07-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] アントラセン環を有する親水性分子ピンセットの合理構築と分子捕捉 (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇城野圭佑、鈴木 輝、山科雅裕、吉沢道人、穐田宗隆
  • 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（高知県高知市）
  • 年月日: 2016-06-04 – 2016-06-05
• [学会発表] アントラセン環を有する金属架橋カプセルを用いた親水性オリゴマーの包接挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 〇山科雅裕、吉沢道人、穐田宗隆
  • 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（高知県高知市）
  • 年月日: 2016-06-04 – 2016-06-05
• [備考] 穐田・吉沢研究室ホームページ
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp/~smart/smartj.html