分子認識と相分離を利用する易水容性分子の水溶液からの高効率分離回収法

利用分子识别和相分离从水溶液中高效分离和回收易溶于水的分子的方法

• 批准号: 14655332
• 负责人: 壹岐 伸彦
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655332/
• 关键词: チアカリックスアレーン; カリックスアレーン; 包接; 易水溶性分子; コンホメーション制御; 塩析; アルコール; 結晶構造

当研究の目的は新規ホスト分子チアカリックスアレーン(TCA)の易水溶性分子に対する包接能を活用し,その高効率分離回収法の可能性を検討するところにある.前年度までに1.ゲスト分子の適用限界の調査,2.包接機構の解明を行った.本年度は3.TCAの分子修飾による包接能の高度化を検討した.3.TCAの分子修飾による包接能の高度化TCAは溶液中でコンホメーション変換運動をしており,これは易水溶性分子の包接能を弱めていると予想できる.そこで分子修飾を施し,コンホメーションの動的な揺らぎを制限することを企図した.まず,分子修飾としてTCAのフェノール性OHの一つをアルキル化し,OCH_2COOHとした.アルコールやケトン,ニトリルなど水溶性ゲストに対する包接能を調べた.TCAの場合より大きなゲスト分子に対して高い包接能を示したが,TCAモノカルボン酸はより小さなゲストに対し,高い包接能を示した.特にメタノールに対し10^2M^<-1>を越える大きな包接能を示した。これはモノアルキル化の結果,空孔の形状が制御され,あるいは空孔サイズが制限され,小分子の包接に適合したと考えた.一方大きなゲスト分子は生成したホストゲスト錯体において疎水的アルキル部位を空孔の外に露出するため,不安定となると考えた.一方,TCAの最大の特徴である,金属イオンとの錯形成能を利用し,TCAのフェノール部位を固定した.Cu(II),Cd(II)イオンのTCA錯体について易水溶性分子の包接能を評価した.その結果TCAに比べ,錯体は一桁程度の包接能の向上を示すことがわかった.これは統計的な効果を上回る包接能の向上であり,コンホメーション固定の効果と考えられる.以上から易水溶性分子のホスト設計の指針が得られ,これを塩析などの相転移と組み合わせれば,易水溶性分子の分離回収技術の開発につながると考えられる.

When the の purpose は new rules ホ ス ト molecular チ ア カ リ ッ ク ス ア レ ー ン (TCA) の easily water-soluble molecules に す seaborne る inclusion can し を, そ の high working rate separation possibility back 収 method の を beg す 検 る と こ ろ に あ る. Previous year までに1. Youdaoplaceholder1 molecule <s:1> applicable limit <e:1> investigation,2. Package agency <s:1> explanation を line った. Modification of this year's は 3. TCA の に よ る inclusion can の を empirically beg し 検 た. 3. The modification of TCA の に よ る inclusion can の TCA empirically は solution で コ ン ホ メ ー シ ョ ン variations in motion を し て お り, こ れ は easily water-soluble molecules の package can meet を weak め て い る と to think で き る. そ こ modification of で を し, コ ン ホ メ ー シ ョ ン の moving な 揺 ら ぎ limitations を す る こ と を enterprise 図 し た. ま ず, modification of と し て TCA の フ ェ ノ ー ル sex OH の a つ を ア ル キ ル し, OCH_2COOH と し た. ア ル コ ー ル や ケ ト ン, ニ ト リ ル な ど water-soluble ゲ ス ト に す seaborne る inclusion to を べ た. TCA の occasions よ り big き な ゲ ス ト molecular に し polices High て い inclusion can を shown し た が, TCA モ ノ カ ル ボ ン acid は よ り small さ な ゲ ス ト に し seaborne, high い inclusion can を shown し た. The larger the える な な packet for <s:1> 10^2M^<-1>, the を show を た. こ れ は モ ノ ア ル キ ル の results, empty hole shape の が suppression さ れ, あ る い は empty hole サ イ ズ limitations が さ れ, small molecule の inclusion に suitable し た と exam え た. One big き な ゲ ス は ト molecules generated し た ホ ス ト ゲ ス ト misprinted に お い て 疎 water ア ル キ ル parts を empty hole の に reveal す る た め, unrest と な る と exam え た. Side, TCA の の's biggest 徴 で あ る, metal イ オ ン と の fault formation can use し を, TCA の フ ェ ノ ー ル parts を fixed し た. Cu (II), Cd (II) イ オ ン の TCA misprinted に つ い て easily water-soluble molecules の inclusion can を review 価 し た. そ の results TCA に than べ, misprinted は degree of a girder の inclusion can の を shown up す こ と が わ か っ た. こ れ は statistics な unseen fruit を last る inclusion can の upward で あ り, コ ン ホ メ ー シ ョ ン fixed の unseen fruit と exam え ら れ る. Above か ら easily water-soluble molecules の ホ ス ト design が の Pointers to ら れ, こ れ を salt analysis な ど planning の phase shift と group み close わ せ れ ば, easy separation of water-soluble molecules の back 収 technology の open 発 に つ な が る と exam え ら れ る.

项目成果

Noriyoshi Kon: "Tuning of the Cavity of Water-soluble Thiacalix[4]arene for the Control of Inclusion Ability toward Water-miscible Organic Molecules"Collect.Czech.Chem.Commun.. accepted. (2004)

Noriyoshi Kon：“调整水溶性 Thiacalix[4] 芳烃的空腔以控制与水混溶的有机分子的包容能力”Collect.Czech.Chem.Commun.. 已接受。

Takashi Kajiwara: "p-tert-Butylthiacalix[6]arene as a Clustering Ligand. Syntheses and Structures of Co^<II>_5, Ni^<II>_4, and Mixed-metal M^<II>Ni^<II>_4 (M = Mn, Co, and Cu) Cluster Complexes, and a Novel Metal-induced Cluster Core Rearrangement"Bull.Ch

Takashi Kajiwara：“p-tert-Butylthiacalix[6]arene 作为簇配体。Co^<II>_5、Ni^<II>_4 和混合金属 M^<II>Ni^<II> 的合成和结构

N.Kon, N.Iki, S.Miyano: "Inclusion Behavior of Water-Soluble Thiacalix-and Calix [4] arenes for Substituted Benzenes in Aqueous Solution"Organic and Biomolecular Chemistry. 1・4. 751-755 (2003)

N.Kon、N.Iki、S.Miyano：“水溶液中取代苯的水溶性 Thiacalix-和 Calix [4] 芳烃的包合行为”有机和生物分子化学 1・4（2003 年）。

Nobuhiko Iki: "Metal-ion Extractability of Sulfur-bridged Oligomers of Phenol ; Distinct Effect of the Number of Sulfur Bridges Rather than Cyclic/Acyclic Form"Bull.Chem.Soc.Jpn.. 76・9. 1763-1768 (2003)

Nobuhiko Iki：“硫桥苯酚低聚物的金属离子萃取性；硫桥数量的明显影响而不是环状/非环状形式”Bull.Chem.Soc.Jpn.. 76・9 (2003)。

Naoya Morohashi: "Synthesis of All Stereoisomers of Sulfinylcalix[4]arenes"J.Org.Chem.. 68・6. 2324-2333 (2003)

Naoya Morohashi：“Sulfinylcalix[4]芳烃的所有立体异构体的合成”J.Org.Chem.. 68・6（2003）。