トリペプチド環状錯体による柔軟な巨大空間の創出とその新奇特性開拓

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本研究課題では、従来困難であった柔軟な骨格から巨大な空間を持つ金属錯体を作り出す手法を確立し、さらに柔軟な骨格だからこそ発現する新奇特性の探索・開拓することを目指している。生体システムでは、柔軟な骨格が作り出す複数の巨大空間・構造を使いこなすことで精密な機能を実現している。したがって、本研究で、生体と同様に、柔軟な小分子から巨大構造を組み上げる手法を確立できれば、生体に匹敵、もしくは凌駕する高機能・省エネルギー材料の創出へとつながると期待できる。本研究は、本研究課題に先立って独自に開拓した巨大空間を持つトリペプチド環状金属錯体をベースに研究を進めている。2022年度は、昨年度までに確立した環状金属錯体の形成過程の観測手法により、さらに詳細な形成過程の解明に取り組み、構造に影響する溶媒や温度などの条件がどのように構造決定に影響しているのかを明らかにした。特に、柔軟な骨格から巨大構造を作り出すプロセスは観測できる対象がそもそも少なく興味深い。詳細な観測から、速度論支配的な挙動が多いなど、生体システムとの類似点なども見出すことができた。さらに、形成プロセスの理解に基づき、従来作り分けが難しく、結晶形状による選り分け作業が必要だった環サイズの近い巨大環状錯体の作り分けも達成した。さらに、トリペプチド環状金属錯体が持つ巨大空間の機能面での新奇特性を明らかにするために、その分子包接特性などについても引き続き検討を行った。また、本研究課題では、2020年度にトリペプチドから環状の異種金属イオン相互作用を持つ金属錯体も合成できることを見出し、環状配列内の金属中心が、将来的に巨大空間と組み合わせ可能な機能中心として展開しうると考え、合わせて研究を進めている。こちらの金属錯体では、金属中心へのキラリティ導入に成功し、その設計指針の獲得にも成功した。