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2023 年度 実績報告書

配位結合形成による芳香環の近接積層化と高密度共役への展開

公募研究

研究領域高密度共役の科学:電子共役概念の変革と電子物性をつなぐ
研究課題/領域番号 23H04021
研究機関金沢大学

研究代表者

秋根 茂久  金沢大学, ナノ生命科学研究所, 教授 (30323265)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2025-03-31
キーワード積層構造 / 配位結合 / 金属錯体 / 非共有結合的相互作用 / 構造変換 / π平面
研究実績の概要

一般に、多環芳香族炭化水素やグラファイトの層間には、分散力やπスタッキング相互作用が普遍的に働く。例えば、グラファイトの層間距離は3.4 Åである。この距離は、特別なことをせず、自然に積層構造が形成されたときの距離に相当する。芳香環をこの距離より近い層間距離で積層させるためには、ポテンシャル曲面の上りかけの少し不安定な位置で二つのπ平面を固定する必要がある。この不安定化(反発)を凌駕する十分な相互作用や外的な摂動があれば、このように近接した位置での積層が可能となると予想される。本研究では、salen配位子と金属の錯形成によって強制的に二つの芳香環の距離が近づくような設計の分子を合成し、その積層距離を評価することとした。
salen配位子の二つのヒドロキシ基のオルト位にπ平面(ペリレンビスイミド)を導入した分子を合成した。前駆体となるペリレンビスイミド置換サリチルアルデヒドは、ホルミル基およびヒドロキシ基を保護した3-アミノサリチルアルデヒドとペリレンイミド誘導体の反応と、その後の脱保護により合成した。続いてこれをエチレンジアミンと反応させてπ平面置換salen配位子を合成した。1H NMRスペクトルにおいて、この配位子中のペリレンビスイミドプロトンは一般的なペリレンビスイミド誘導体と同様の化学シフトに観測されたが、これをニッケル(II)と錯形成させたところ、高磁場シフトともにシグナルのブロード化が観測され、積層構造の形成が確かめられた。

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

当初予定していた構造のπ平面置換salen配位子を合成し、ニッケル(II)錯体へと変換することができたため。

今後の研究の推進方策

合成したπ平面置換salen配位子およびそのニッケル(II)錯体について、面間距離を各種スペクトルにより評価し、その積層構造の詳細について明らかにする。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Acceleration and deceleration of chirality inversion speeds in a dynamic helical metallocryptand by alkali metal ion binding2023

    • 著者名/発表者名
      Ikbal Sk Asif、Zhao Pei、Ehara Masahiro、Akine Shigehisa
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 9 ページ: eadj5536

    • DOI

      10.1126/sciadv.adj5536

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stapling strategy for slowing helicity interconversion of α-helical peptides and isolating chiral auxiliary-free one-handed forms2023

    • 著者名/発表者名
      Ousaka Naoki、MacLachlan Mark J.、Akine Shigehisa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 ページ: 6834

    • DOI

      10.1038/s41467-023-42493-y

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Control of chirality inversion kinetics of helical cage complexes by guest binding2024

    • 著者名/発表者名
      S. Akine
    • 学会等名
      The 9th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC9)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Control of chirality inversion kinetics of helical cage complexes by binding with ions and molecules2024

    • 著者名/発表者名
      S. Akine
    • 学会等名
      13th Japan-China Joint Symposium on Metal Cluster Compounds
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ion recognition ability and guest uptake/release kinetics of cobalt(III) macrocyclic metallohosts bearing bulky amine ligands2024

    • 著者名/発表者名
      Dejan Walter, Yoko Sakata, Shigehisa Akine
    • 学会等名
      日本化学会第104春季年会(2024)
  • [学会発表] 二核メタロマクロサイクルを用いたカテナンの合成とその運動機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      林蓮・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      第20回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] 開口部に架橋配位子を導入したsalen型クリプトファンコバルト(III)錯体の合成2023

    • 著者名/発表者名
      于宗江・酒田陽子・秋根茂久
    • 学会等名
      錯体化学会第73回討論会

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公開日: 2024-12-25  

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