光化学的酸化還元を利用するカーボンナノチューブの新規分離法

一种利用光化学氧化还原分离碳纳米管的新方法

基本信息

批准号：
09J10121
负责人：
信澤和行
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、カーボンナノチューブ(CNT)の光励起を介した酸化還元反応を利用して、任意のCNTだけを合目的に分離・精製することを目指した。任意のCNT異性体に対し、その電子準位に合う適切な電子供与体(D)および電子受容体(A)を可溶化剤とし、光励起が介在した電子授受によりその可溶化能を失うよう分子を設計する。これにより、電子状態依存的に特定成分のCNTを回収できると期待した。本年度ではまず、D分子としてCu(II)とバソフェナントロリンジスルホン酸(BPS)との1:2錯体が可溶化剤として適切であることを明らかにした。さらに、Cu(I)に対する配位能が高いバソクプロインジスルホン酸(BCS)の共存下で、Fe(II)による還元反応を行った結果、CNTと分子構造的に相互作用することができないCu(I)(BCS)_2およびFe(II)(BPS)_3錯体の生成によりCNTが完全に凝集した。凝集は還元反応を起点としているため、今後CNTの光励起を利用した還元反応を検討する上で、Cu(II)(BPS)_2錯体がD分子として有効である。続いて、上述のような可溶化分子の立体構造の変化が、カーボンマテリアル分散状態に与える影響を評価するため、評価の容易なフラーレンC_<60>をターゲットとした可溶化を試みた。pHにより開閉機能を有する環状分子・シクロデキストリン(CD)を合成し、CDによるC_<60>の包接挙動を評価した。pHが中性域では、CDが開構造をとるためC_<60>と2:1錯体を形成したが、弱酸性になるとCDが閉構造をとるため、C_<60>がCDから離脱した。この結果は、C_<60>のような疎水性分子であれば、pHによりその包接を制御できることを示しており、例えば生体中における弱酸性環境場を特異的に認識して疎水性薬剤を放出できるシステムが構築できると期待される。

在这项研究中，我们的目的是使用光激发介导的碳纳米管（CNT）的氧化还原反应分开和纯化任意CNT。对于任何CNT异构体，适当的电子供体（D）和与电子水平匹配的电子受体（a）用作溶解剂，并且设计了分子，以使其由于光激发介导的电子传递和接收而失去其溶解能力。预计这将允许以电子状态依赖性方式恢复特定组件的CNT。在今年，我们首先透露，作为D分子的Cu（II）和血管氨基氨基二硫酸（BP）的1：2复合物适合作为溶解剂。此外，在具有较高配位能力的cu（i）能力的血管库灌注酸（BCS）的情况下，进行了与Fe（II）的还原反应，并且CNT通过Cu（i）（i）（bcs）_2和Fe（ii）（bps）（bps）_3复合物的形成完全聚集了Cu（ii），与Cu（bcs）（i）（bcs）（bcs）_ 3综合体相互作用。聚集始于还原反应，因此，在使用CNT的光激发反应的未来研究中，Cu（ii）（BPS）_2复合物作为D分子有效。随后，为了评估上述变化在溶解分子对碳材料分散状态的3D构象结构中的影响，我们试图用Fullerene C_ <60>的靶标溶解混合物，这很容易评估。 Cyclodextrin（CD）是一种具有开放函数/关闭功能的环状分子，由pH合成，并评估了CD的C_ <60>的包含行为。在中性pH中，CD具有开放的结构，因此用C_ <60>形成了2：1的复合物，但是当它变得弱酸性时，CD具有封闭的结构，并且从CD中取出C_ <60>。该结果表明，如果包含是疏水分子（例如C_ <60>），则可以由pH控制，并且可以预期可以构建一个系统，该系统可以特异性地识别活体中弱酸性环境领域并释放疏水性药物。