構造ストレスを利用した多感応性機能分子の創製と機能

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: 感応性化学種が拓く新物質科学
• 研究課題/領域番号: 25109506
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 鍋島 達弥 筑波大学, 数理物質系, 教授 (80198374)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 超分子化学 / 発光性ケイ素錯体 / 発光性ゲルマニウム錯体 / 応答性典型元素錯体

研究実績の概要

典型元素を有する化合物は配位環境から電子的・構造的な摂動を受けるとその構造と反応性・物性が大きく変化するので、この手法により新規な機能を容易に発現させることができる。そこで本研究では優れた発光特性をもつジピリン錯体に注目し、構造ストレスを利用した感応性典型元素化合物の創製を目的に検討を行った。特に本年度は外部環境に応じて発光特性が変化するジピリンホウ素錯体の合成、および領域内共同研究によって、配位結合の形成により発現する光エネルギー捕集機能をもつ新規な発光性分子システムの構築を行った。
剛直で広いπ平面をもつジピリン誘導体の合成検討の過程で得られた柔軟な骨格をもつジピリンを塩基存在下、三フッ化ホウ素エーテル錯体と反応させることで目的のホウ素錯体を合成した。この分子はDMSO中ではほとんど発光を示さないが、クロロホルム中では強い蛍光を発するようになり、非常に高い溶媒依存性、つまり高い外部環境依存性を示すことがわかった。またこの骨格にチアクラウンエーテルをイオン認識部位として導入した化合物を合成したところ、溶媒依存性だけではなく、特に水銀イオンや鉛イオンの添加により蛍光を発するようになることも明らかにした。
ジピリンのホウ素錯体はBODIPYとして知られ、優れた光学特性を有するが、そのホウ素原子には通常二つのフッ素原子が結合した構造をもつ。我々はすでに水酸基をもつジピリンを合成することで、その酸素原子がBODIPYの一つのフッ素原子の代わりにホウ素に結合し、さらにホウ素が芳香環と直接結合した分子を合成する方法を開発している。そこで分子間の錯形成が可能となるピリジン環を導入したジピリンホウ素錯体を合成し、これに光捕集能を有する金属錯体を作用させ錯体を形成させたところ、これが高効率で光エネルギーがBODIPY部位に移動して発光する光エネルギー捕集分子システムとなることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] Crystal Structure of the One-dimensional Metal-organic Polymer Catena-poly[[tris(μ-2,4,6-trimethylbenzoato- κ2O :O ′)dizinc]-μ-2,4,6-trimethylbenzoato-κ2O :O ′] (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamura and T. Nabeshima
  • 雑誌名: Acta Cryst. 巻: E71 ページ: m14-m15
  • DOI: 10.1107/S2056989014027418
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Facile and High-yield Formation of Dipyrrin-Boronic Acid Dyads and Triads: Light-Harvesting System in the Visible Region Based on Efficient Energy Transfer (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamura, S. Yazaki, M. Seki, Y. Matsui, H. Ikeda and T. Nabeshima
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 13 ページ: 2574-2581
  • DOI: 10.1039/C4OB02351J
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of Ethanol in Alcoholic Beverages or Vapor Phase using Fluorescent Molecules embedded in a Nanofibrous Polymer (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Akamatsu, T. Mori, K. Okamoto, H. Komatsu, K. Kumagai, S. Shiratori, M. Yamamura, T. Nabeshima, H. Sakai, M. Abe, J. Hill and K. Ariga
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 7 ページ: 6189-6194
  • DOI: 10.1021/acsami.5b00289
  • 査読あり
• [雑誌論文] Herringbone Structures of 2,7-Dihalogenated Acridine Tailored by Halogen-Halogen Interactions (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamura, S. Ikuma and T. Nabeshima
  • 雑誌名: J. Mol. Struct. 巻: 1093 ページ: 59-64
  • DOI: 10.1016/j.molstruc.2015.03.042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic Helicity Control of a Single-Helical Oligooxime Complex and Acid－Base Triggered Repeated Helicity Inversion Mediated by Amino Acids (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Sairenji, S. Akine, and T. Nabeshima
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 43 ページ: 1107-1109
  • DOI: 10.1246/cl.140263
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Highly Selective and Sensitive Turn-on Chemodosimeter for Hypochlorous Acid Based on an Iridium(III) Complex and Its Application to Bioimaging (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Lu and T. Nabeshima
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 43 ページ: 9529-9536
  • DOI: 10.1039/C4DT00616J
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coordination Driven Macrocyclization for "Locking" of Photo- and Thermal cis→trans Isomerization of Azobenzene (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamura, K. Yamakawa, Y. Okazaki and T. Nabeshima
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 20 ページ: 16258-16265
  • DOI: 10.1002/chem.201404620
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphorus-containing Chiral Molecule for Fullerene Recognition Based on Concave/Convex Interaction (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yamamura, T. Saito and T. Nabeshima
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 ページ: 14299-14306
  • DOI: 10.1021/ja507913u
  • 査読あり
• [学会発表] 新規キラルBODIPYの合成および光学特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 牛坊勇貴・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会(2015)
  • 発表場所: 日本大学理工学部（千葉・船橋）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] チオフェン部位を有する新規BODIPYの合成と光学特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 齊川誠・齋野奏輔・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会(2015)
  • 発表場所: 日本大学理工学部（千葉・船橋）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 深さの制御が可能なリン含有凹型ホスト分子を用いたフラーレン包接 (2015)
  • 著者名/発表者名: 助川公哉・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会(2015)
  • 発表場所: 日本大学理工学部（千葉・船橋）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] ２つのリン原子を有する凹面状ホスト分子のフラーレン認識 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本郷大悟・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会(2015)
  • 発表場所: 日本大学理工学部（千葉・船橋）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 芳香族ゲスト分子の認識を目指した新規な三回対称かご型テルピリジン白金(II)錯体の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木小百合・中村貴志・鍋島達弥
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会(2015)
  • 発表場所: 日本大学理工学部（千葉・船橋）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 架橋元素により異なる曲面構造をもつリン含有凹面ホスト分子の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長谷川徹・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会(2015)
  • 発表場所: 日本大学理工学部（千葉・船橋）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] m-フェニレンスペーサーで架橋した環状BODIPYオリゴマーの合成と機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口玄人・中村貴志・鍋島達弥
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会(2015)
  • 発表場所: 日本大学理工学部（千葉・船橋）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] BODIPY Derivatives Incorporating Dithiacrown Ether Substituents Showing Combined Environmental Polarity and Heavy Metal Cation Sensing Functionality (2015)
  • 著者名/発表者名: RICHARDS, Gary James; GOBO, Yuki; YAMAMURA, Masaki; NABESHIMA, Tatsuya
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会(2015)
  • 発表場所: 日本大学理工学部（千葉・船橋）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Synthesis of Phosphorus-Containing Host Molecule for Facile Separation and Functionalization of Curved Carbon Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaki Yamamura, Tatsuya Nabeshima
  • 学会等名: 2015 CENIDE-CNMM-TIMS Joint Symposium on Nanoscience and -technology
  • 発表場所: Duisburg (Germany)
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-17
• [学会発表] Synthesis of BODIPY Derivatives Showing Environmental Polarity and Heavy Metal Sensing Functionality (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Gobo, Gary James Richards, Tatsuya Nabeshima
  • 学会等名: 2015 CENIDE-CNMM-TIMS Joint Symposium on Nanoscience and -technology
  • 発表場所: Duisburg (Germany)
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-17
• [学会発表] 多彩な形と働きを生み出す超分子の世界 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鍋島達弥
  • 学会等名: 金沢大学2014年度理学談話会（化学）
  • 発表場所: 金沢大学（石川・金沢）
  • 年月日: 2015-01-15
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis and Optical Properties of BODIPY Oligomers Linked by Aromatic Ring (2014)
  • 著者名/発表者名: Sousuke Saino and Tatsuya Nabeshima
  • 学会等名: the 10th SPSJ International Polymer Conference (IPC2014)
  • 発表場所: International Congress Center "EPOCAL TSUKUBA（茨城・つくば）
  • 年月日: 2014-12-02 – 2014-12-05
• [学会発表] 赤外・近赤外領域に発光特性を有するチオフェン架橋BODIPYオリゴマー (2014)
  • 著者名/発表者名: 鍋島達弥・齋野奏輔
  • 学会等名: 第1回島津新素材セミナー2014（東京）「元素ブロック」新素材シーズとニーズの出会い ～有機/無機ハイブリッドを超越した新素材の創出～
  • 発表場所: ベルサール神保町アネックス（東京）
  • 年月日: 2014-10-29
• [学会発表] Phosphorus-Containing Chiral Molecule for Fullerene Recognition Based on Concave/Convex Interaction (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaki Yamamura, Tatsuya Nabeshima
  • 学会等名: the International Symposium on the Synthesis and Application of Curved Organic π-Molecules and Materials (CURO-π),
  • 発表場所: Kyoto University（京都・宇治）
  • 年月日: 2014-10-19 – 2014-10-21
• [学会発表] 柔軟な骨格を有するジピリンの合成と蛍光における溶媒効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 牛坊勇貴・Richards Gary・鍋島達弥
  • 学会等名: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [学会発表] 自己集積型超分子のための含複素環BODIPY誘導体 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齊川誠・中村貴志・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [学会発表] 凹面認識部位を有するホスト分子の合成とフラーレン包接 (2014)
  • 著者名/発表者名: 助川公哉・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [学会発表] 高発光性凹面状ホスト分子の合成とフラーレンC60の包接 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本郷大悟・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 第4回CSJ化学フェスタ2014
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京）
  • 年月日: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [学会発表] フラーレンを内包した超分子包接体の開発と光線力学療法への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山村正樹・齊藤剛・鍋島達弥
  • 学会等名: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス（岡山・岡山）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] フラーレンを包接する自己集積型カプセル分子の開発と光線力学両方への応用検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山村正樹・齊藤剛・鍋島達弥
  • 学会等名: 第2回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラム
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス（岡山・岡山）
  • 年月日: 2014-09-10
• [学会発表] フラーレンのキラル包接場となるリン含有凹面状分子の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山村正樹・齊藤剛・助川公哉・鍋島 達弥
  • 学会等名: 第25回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城・仙台）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-09
• [学会発表] 環境に応答した蛍光を示すクラウンエーテルおよびチアクラウンエーテル部位を有するBODIPY誘導体 (2014)
  • 著者名/発表者名: リチャーズ ゲーリー ジェームズ・牛坊 勇貴・鍋島 達弥
  • 学会等名: 第25回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城・仙台）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-09
• [学会発表] N2O2型ジピリン-スズ錯体の合成、構造および光学特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 牛坊勇貴・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 第25回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城・仙台）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-09
• [学会発表] 複数の配位部位を有するBODIPY誘導体の合成と超分子形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齊川誠・中村貴志・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 第25回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城・仙台）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-09
• [学会発表] 面性キラリティーを有するプロペラ型ホスフィンの合成と凹面を利用した分子認識 (2014)
  • 著者名/発表者名: 助川 公哉・山村 正樹・鍋島 達弥
  • 学会等名: 第25回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 東北大学川内キャンパス（宮城・仙台）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-09
• [学会発表] 新しいジピリンの化学に向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 鍋島達弥
  • 学会等名: 第49回ヘテロ原子化学セミナー
  • 発表場所: 和倉温泉ホテル海望（石川・七尾）
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-06
• [学会発表] 多彩な構造・機能変換が可能な超分子システムの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鍋島達弥・齋野奏輔
  • 学会等名: 早稲田大学理工学部/大学院理工学研究科 講演会
  • 発表場所: 早稲田大学西早稲田キャンパス（東京）
  • 年月日: 2014-09-01
  • 招待講演
• [学会発表] Multimetal Supramolecular Systems for Cooperative Regulation of Unique Structures and Functions (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nabeshima
  • 学会等名: International Summit on Past and Present Research Systems of Green Chemistry
  • 発表場所: Philadelphia (USA)
  • 年月日: 2014-08-25 – 2014-08-27
  • 招待講演
• [学会発表] Fluorescent Dipyrrin-Typical-element Complexes Responding to External Stimuli (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Nabeshima
  • 学会等名: International Summit on Past and Present Research Systems of Green Chemistry
  • 発表場所: Philadelphia (USA)
  • 年月日: 2014-08-25 – 2014-08-27
  • 招待講演
• [学会発表] 構造ストレスを利用した感応性ジピリン典型元素錯体の合成と性質 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鍋島達弥
  • 学会等名: 新学術領域研究「感応性化学種が拓く新物質科学」第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城・つくば）
  • 年月日: 2014-06-16 – 2014-06-17
• [学会発表] ジピリン十族遷移金属錯体の安定な中性ラジカル (2014)
  • 著者名/発表者名: 山村正樹・瀧澤浩之・鍋島達弥
  • 学会等名: 新学術領域研究「感応性化学種が拓く新物質科学」第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城・つくば）
  • 年月日: 2014-06-16 – 2014-06-17
• [学会発表] N2O2型ジピリン-スズ錯体の合成および分光特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 牛坊勇貴・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 新学術領域研究「感応性化学種が拓く新物質科学」第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城・つくば）
  • 年月日: 2014-06-16 – 2014-06-17
• [学会発表] 含窒素複素環を導入した新規BODIPY誘導体の合成と機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齊川誠・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 新学術領域研究「感応性化学種が拓く新物質科学」第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城・つくば）
  • 年月日: 2014-06-16 – 2014-06-17
• [学会発表] Flexible Pseudo-helical BODIPY Derivative Showing Unusual On/Off Photoluminescence Response to Non-Polar/Polar Solvents (2014)
  • 著者名/発表者名: Gary James RICHARDS, Yuki GOBO, Tatsuya NABESHIMA
  • 学会等名: 新学術領域研究「感応性化学種が拓く新物質科学」第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城・つくば）
  • 年月日: 2014-06-16 – 2014-06-17
• [学会発表] メタロ超分子の構築とその不斉構造および不斉情報の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鍋島達弥
  • 学会等名: シンポジウム「モレキュラー・キラリティー2014」
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城・仙台）
  • 年月日: 2014-06-06 – 2014-06-07
  • 招待講演
• [学会発表] 柔軟な骨格を有するジピリンの合成と発光の外場応答性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 牛坊勇貴・リチャード ゲイリー・鍋島達弥
  • 学会等名: 第12回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京）
  • 年月日: 2014-05-31 – 2014-06-01
• [学会発表] 含窒素複素環を導入した新規BODIPY誘導体の合成と錯形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齊川誠・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 第12回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京）
  • 年月日: 2014-05-31 – 2014-06-01
• [学会発表] プロペラ型ホスフィンの自己集積とフラーレン包接 (2014)
  • 著者名/発表者名: 助川公哉・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 第12回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京）
  • 年月日: 2014-05-31 – 2014-06-01
• [学会発表] リン原子を二つ有する凹面分子のフラーレンC60包接 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本郷大悟・山村正樹・鍋島達弥
  • 学会等名: 第12回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京）
  • 年月日: 2014-05-31 – 2014-06-01
• [学会発表] らせん型メタロクリプタンドの合成と分子認識によるらせん反転速度の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 秋根茂久・宮下真人・鍋島達弥
  • 学会等名: 第12回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京）
  • 年月日: 2014-05-31 – 2014-06-01
• [学会発表] アルカリ金属イオンとの錯形成によるペンタセンキノンダイマーの形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高槻百合・秋根茂久・鍋島達弥
  • 学会等名: 第12回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京）
  • 年月日: 2014-05-31 – 2014-06-01
• [図書] Synergy in Supramolecular Chemistry (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nabeshima (Editor)
  • 総ページ数: 349
  • 出版者: CRC Press
• [備考] 筑波大学 数理物質系 化学域 鍋島研究室（超分子化学研究室）
  • URL: http://www.chem.tsukuba.ac.jp/nabesima/