化学
2023.09.04
カーボンナノリングのキーホルダー式固定化法の開発 ~金属イオンとの相互作用による機能性材料の創製に期待~
国立大学法人東海国立大学機構 黑料网トランスフォーマティブ生命分子研究所(WPI-ITbM※)の伊丹 健一郎 教授、八木 亜樹子 特任准教授、同大学院理学研究科の石橋 弥泰 博士後期課程学生らは、九州大学大学院工学研究院の君塚 信夫 教授との共同研究で、カーボンナノリングに他の大环状分子注2)をキーホルダーのようにぶら下げることで、カーボンナノリングの新たな固定化?修饰法を开発しました。
カーボンナノリングは短いカーボンナノチューブと呼べる构造をもつ分子群で、特异な环状构造に由来したユニークな性质をもつことから、机能性材料としての活用が期待されています。カーボンナノリングを応用するためには、构造修饰や固定化を行う必要がありますが、その手法は限られていました。また、一般的に行われている共有结合を介した直接修饰や固定化では、カーボンナノリングの构造が変化し、性质を不本意に変化させてしまうという问题がありました。
本研究では、Active Metal Template (AMT)法注3)という戦略を用いてカテナン构造を形成することで、共有结合を介することなくカーボンナノリングに対し他の大环状分子を简便に固定化させる「キーホルダー式」手法を开発しました。この手法により、カーボンナノリングの构造を変えずに様々な分子构造をつなぐことができます。また、カテナン构造を活かして金属イオンと相互作用させることにより、カーボンナノリングの示すリン光の长寿命化にも成功しました。このことから、本研究成果は新规リン光材料の创製や励起叁重项を活用した化学の発展につながると言えます。
本研究成果は、2023年8月31日付ドイツ化学会誌「Angewandte Chemie International Edition」のオンライン速報版に掲載されました。
?机能性分子カーボンナノリングの新たな固定化?修饰法を开発。
?2つのリング分子が空间的につながった「カテナン注1)构造」の形成により、さまざまな分子构造に対してカーボンナノリングを「キーホルダーのようにぶら下げる」ことに成功。
?カテナン构造を活かして、金属イオンとの近接によるカーボンナノリングのリン光の长寿命化にも成功。新たなリン光材料の创製につながる成果。
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注1)カテナン:
2つ以上の大環状分子が鎖のように共有結合を介さずに連結した分子集合体。1983年にストラスブール大学のJean-Pierre Sauvage教授が効率的なカテナンの合成法を開発したことで大きく発展し、2016年にノーベル化学賞を受賞した。
注2)大环状分子:
炭素原子や酸素原子などにより形成された大きな环状の分子。一般的に、环状构造を形成する原子が12个以上あるものを指す。
注3)Active Metal Template (AMT)法:
共有結合を介さず、分子同士を機械的に連結するための手法の一つ。2006年にマンチェスター大学のDavis A. Leigh教授や東京理科大学の斎藤慎一教授の研究グループによって開発された。
雑誌名:ドイツ科学会誌「Angewandte Chemie International Edition」
論文タイトル:“Noncovalent Modification of Cycloparaphenylene by Catenane Formation Using an Active Metal Template Strategy ”
着者:石橋 弥泰、Manuel Rondelli、周戸 大季、前川 健久、伊藤 英人、水上 輝市、君塚 信夫*、八木 亜樹子*、伊丹 健一郎*(*は责任着者、下线は本学関係者)
DOI: 10.1002/anie.202310613
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※【奥笔滨-滨罢产惭について】()
黑料网トランスフォーマティブ生命分子研究所(滨罢产惭)は、2012年に文部科学省の世界トップレベル研究拠点プログラム(奥笔滨)の1つとして採択されました。
奥笔滨-滨罢产惭では、精緻にデザインされた机能をもつ分子(化合物)を用いて、これまで明らかにされていなかった生命机能の解明を目指すと共に、化学者と生物学者が隣り合わせになって融合研究をおこなうミックス?ラボ、ミックス?オフィスで化学と生物学の融合领域研究を展开しています。「ミックス」をキーワードに、人々の思考、生活、行动を剧的に変えるトランスフォーマティブ分子の発见と开発をおこない、社会が直面する环境问题、食料问题、医疗技术の発展といったさまざまな课题に取り组んでいます。これまで10年间の取り组みが高く评価され、世界トップレベルの极めて高い研究水準と优れた研究环境にある研究拠点「奥笔滨アカデミー」のメンバーに认定されました。