2016 Fiscal Year Annual Research Report
キラル有機物質が示す革新的複雑系化学現象の発見と機構解明および一般化の推進
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26248024
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田村 類 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (60207256)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津江 広人 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (30271711)
加藤 立久 京都大学, 国際高等教育院, 教授 (80175702)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 複雑系化学現象 / 優先富化現象 / キラル対称性の破れ / 磁気液晶効果 / スピン対称性の破れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度の研究成果を、各テーマ別に述べる。
(A)優先富化現象を示すラセミ体の医薬品などの生理活性物質の二成分共結晶の探索とその機構解明：
優先富化現象を示した第一世代キラル有機医薬品化合物に注目し、優先富化現象の２つの鍵プロセス「結晶化の際に起こる溶媒アシスト型多形転移」と「母液中でのキラル増幅」のメカニズムについて検討した。前者については、in situ温度調節ビデオ顕微鏡とin situ X線回折測定法を併用して多形転移の観察に成功した。一方、後者については、結晶化の際の多形転移後に起こる両エナンチオマーの非線形な溶解度特性がキラル対称性の破れの原因であることを、熱力学計算を行いて明らかにした。ついで、このメカニズムを説明する三成分溶解度相図を提唱した。
(B)キラル有機ラジカル化合物を起点とするメタルフリーな磁性ソフトマテリアルの合成と機能および磁気液晶効果発現の機構解明：
デイスコチック液晶相を示すメソ体のジラジカル有機化合物の合成に初めて成功し、その液晶相を同定した。次いで、SQUID磁束計を用いる磁化率の温度依存性の測定により、この化合物が「正の磁気液晶効果」を示すことを見出した。一方、疎水性ニトロキシドラジカル化合物を非イオン性界面活性剤に内包させて調製した安定なメタルフリー磁性ナノエマルションが、(1)in vitroでMRI造影能を有すること、および(2)さらに疎水性抗がん剤を内包させることにより、in vitroでがん細胞に取り込まれて細胞毒性を示すことを明らかにした。したがって、この磁性ナノエマルションは、MRI追跡が可能なDDSキャリアとして利用できる可能性が高いことが判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成26, 27年度に引き続いて28年度の研究もおおむね予定どおり推進できた。テーマ（Ａ）では、エクスプロバンス大学とルーアン大学との共同研究により、優先富化現象の２つの鍵プロセス「結晶化の際に起こる溶媒アシスト型多形転移」と「母液中でのキラル増幅」のメカニズムについて検討し、それを証明することができた。一方、テーマ（Ｂ）では、デイスコチック液晶相を示すメソ体のジラジカル有機化合物の合成に初めて成功し、この化合物が大きな「正の磁気液晶効果」を示すことを見出した。また、調製法を確立したメタルフリー磁性ナノエマルションがin vitroでMRI造影能とDDSキャリア能を有することが判明し、in vivoでMRI追跡が可能なDDSキャリアとして利用できる可能性が高くなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
テーマ（Ａ）については、今後も優先富化現象を示す医薬品の検索を行い、それぞれの場合の優先富化現象の特徴とメカニズムを明らかにし、一般性の拡張に努める。テーマ（Ｂ）については、デイスコチック液晶相を示すジラジカル有機化合物を数種類合成し、それらを用いて「正の磁気液晶効果」の磁性発現の機構について検討する。また、メタルフリー磁性ナノエマルションについては、小角中性子散乱による構造解析を行う。同時に、マウスを用いる動物実験を開始し、in vivoでのMRI造影能と抗癌剤運搬能についての評価を行う。
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[Journal Article] Chiral All-Organic Nitroxide Biradical Liquid Crystals Showing Remarkably Large Positive Magneto-LC Effects.2016
Author(s)
Suzuki, K., Takemoto, Y., Takaoka, S., Taguchi, K., Uchida, Y., Mazhukin, D. G., Grigor’ev, I. A., Tamura, R.
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Journal Title
Chemical Communications
Volume: 52
Pages: 3935-3938
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Magnetic Properties of Novel Dendrimeric Spin Crossover Iron(III) Complex.2016
Author(s)
Domracheva, N., Vorobeva, V., Pyataev, A., Tamura, R., Suzuki, K., Gruzdev, M., Chervonova, U., Kolker, A.
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Journal Title
Inorganica Chimica Acta
Volume: 439
Pages: 186-195
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Quantum Chemical Calculation of Exchange Interactions in Supramolecularly Arranged N,N’-Dioxy-2,6-Diazaadamantane Organic Biradical2016
Author(s)
Khafizov, N. R., Madzhidov, T. I., Kadkin, O. N., Tamura, R., Antipin, I. S.
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Journal Title
International Journal of Quantum Chemistry
Volume: 116
Pages: 1064-1070
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Electrochemical Reduction of Cationic Li+@C60 to Neutral Li+@C60-: Isolation and Characterization of Endohedral[60]Fulleride2016
Author(s)
Ueno, H., Aoyagi, S., Yamazaki, Y., Ohkubo, K., Ikuma, N., Okada, H, Kato, T., Matsuo, Y., Fukuzumi, S., Kokubo, K.
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Journal Title
Chemical Science
Volume: 7
Pages: 5770-5774
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Crystallographic Evidence for Direct Metal-Metal Bonding in a Stable Open-Shell La2@Ih-C80 Derivative2016
Author(s)
Bao, L., Chen, M., Pan, C., Yamaguchi, T., Kato, T., Olmstead, M. M., Balch, A. L., Akasaka, T., Lu, X.
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Journal Title
Angewandte Chemie Internatinal Edition
Volume: 55
Pages: 4242-4246
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] ニトロキシドラジカルと疎水性抗癌剤を内包した純有機磁性ナノエマルション粒の調製とその性質2017
Author(s)
名倉康太, 諸永知里, 武元佑紗, 下野智史, 内田幸明, 椎野顯彦, 谷垣健二, 天野創, 吉野芙美, 加藤立久, 小松直樹, 田村類
Organizer
日本化学会第97春季年会
Place of Presentation
慶應義塾大学
Year and Date
2017-03-16 – 2017-03-19
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[Presentation] ディスコチックビラジカル液晶の合成と磁性2016
Author(s)
武元佑紗, E. Zaytseva, 吉岡直樹, 鈴木克明, 内田幸明, 下野智史, 加藤立久, D. G. Mazhukin, 田村類
Organizer
第25回有機結晶シンポジウム
Place of Presentation
京都大学
Year and Date
2016-09-18 – 2016-09-19
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[Presentation] 純有機ビラジカル液晶の合成と磁性2016
Author(s)
武元佑紗, E. Zaytseva, 吉岡直樹, 鈴木克明, 内田幸明, 下野智史, 加藤立久, D. G. Mazhukin, 田村類
Organizer
2016年日本液晶学会討論会
Place of Presentation
大阪工業大学
Year and Date
2016-09-05 – 2016-09-07
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[Presentation] ビラジカル液晶の合成と磁気性質2016
Author(s)
武元佑紗, E. Zaytseva, 吉岡直樹, 鈴木克明, 内田幸明, 下野智史, 加藤立久, D. G. Mazhukin, 田村類
Organizer
第27回基礎有機化学討論会
Place of Presentation
広島国際会議場
Year and Date
2016-09-01 – 2016-09-03
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