反応速度の転換を可能にする柔軟性MOFナノ空間反応場の創製と機能開拓

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ナノメートルサイズの空間の中での反応は、空間と反応基質の立体相互作用により特異な生成物を与えるなど、化学反応の可能性を大きく拡げられると期待されている。とりわけmetal-organic framework(MOF)は、その構造設計性により新たな反応場としての応用が期待されている。しかしながら、これまでのナノ空間反応場における反応開発は、生成物に着目した研究が大半で、反応速度に着目した研究はほとんど行われてこなかった。本研究では、柔軟性MOFナノ空間を用いた、微小な反応条件の変化に応答して反応速度が劇的に増加する「反応速度転換機能」を有する反応場の実現を目指す。本研究の目的は、MOFの有するナノ空間構造変化と吸着の共同性に基づく「ゲート型吸着機能」および、ナノ空間と反応の立体相互作用に基づく「反応立体制御機能」を組み合わせ、反応がわずかな反応条件の変化に応答して急激に進行する「反応速度転換機能」を有する反応場を実現することである。本研究では、具体的な反応速度転換機能の実証に、熱分解反応に伴う化学発光を用いる。通常の熱分解反応は各々の分子が独立して進行するが、反応速度転換機能を持つナノ空間反応場では、多くの分子の熱分解反応が同時に進行し、均一溶液中に比べて強い化学発光が観測されることが期待される。2022年度の研究において、まず一重項酸素の受容/放出部位であるアントラセン部位および発光色素部位となるポルフィリン亜鉛錯体を同時に有する新規MOFを合成し、光照射による一重項酸素の放出と、加熱による一重項酸素の放出が可逆に進行することを明らかにした。