ゲートを修飾した多孔性配位高分子の創製と展開

有機配位子と金属イオンが配位結合することで形成されるMetal-Organic Framework (MOF)は高い空隙率と設計性を有しており、ガスおよび医薬品の貯蔵、細孔径に応じた分子ふるい、触媒作用など様々な用途への応用研究が報告されている。著者は熱、pH、光刺激によって溶液中で相転移挙動を示す刺激応答性高分子とMOFの複合化に焦点を当て、熱、pH、光などの刺激によって相転移挙動を示す刺激応答性高分子をゲートとしてMOFの表面近傍に修飾することで、種々の刺激によりMOFのナノ細孔に包接されたゲスト放出のON-OFFを制御する系の構築を試みた。まずMOFへの反応部位として末端にN-ヒドロキシスクシネートエステルを有した各刺激応答性高分子をそれぞれRAFT重合により合成した。次にアミノ基を有した有機配位子を用いて構築したMOFにこれらの刺激応答性高分子をアミド化により事後修飾し、MOFの細孔と高分子の分子サイズの観点からMOFの表面選択的に高分子の修飾が進行していることを確認した。それぞれのMOFを溶媒に懸濁させ、各刺激条件下での吸収スペクトル測定を行いMOFに包接したゲストの放出量を追跡することで、外部刺激に応じたゲスト放出挙動を検討した。その結果、熱、pH、光刺激によって、MOFに内包したゲスト放出のON-OFF 制御が可能であることが明らかとなった。従来のMOFに関しては、包接したゲストの精密な放出制御が大きな課題として挙げられていたが、本研究は溶液中における各刺激に応じた高分子の鋭敏な伸張と凝集挙動を利用しているため、ゲストの種類によらず精密に放出を制御することが可能である。従って本研究で示した刺激応答性高分子とMOFの複合化は新たな輸送材料として有用性が示され、幅広い分野での応用が期待される。

有機配位子と金属イオンが配位結合することで形成されるMetal-Organic Framework (MOF)は高い空隙率と設計性を有しており、ガスおよび医薬品の貯蔵、細孔径に応じた分子ふるい、触媒作用など様々な用途への応用研究が報告されている。著者は熱、pH、光刺激によって溶液中で相転移挙動を示す刺激応答性高分子とMOFの複合化に焦点を当て、熱、pH、光などの刺激によって相転移挙動を示す刺激応答性高分子をゲートとしてMOFの表面近傍に修飾することで、種々の刺激によりMOFのナノ細孔に包接されたゲスト放出のON-OFFを制御する系の構築を試みた。まずMOFへの反応部位として末端にN-ヒドロキシスクシネートエステルを有した各刺激応答性高分子をそれぞれRAFT重合により合成した。次にアミノ基を有した有機配位子を用いて構築したMOFにこれらの刺激応答性高分子をアミド化により事後修飾し、MOFの細孔と高分子の分子サイズの観点からMOFの表面選択的に高分子の修飾が進行していることを確認した。それぞれのMOFを溶媒に懸濁させ、各刺激条件下での吸収スペクトル測定を行いMOFに包接したゲストの放出量を追跡することで、外部刺激に応じたゲスト放出挙動を検討した。その結果、熱、pH、光刺激によって、MOFに内包したゲスト放出のON-OFF 制御が可能であることが明らかとなった。従来のMOFに関しては、包接したゲストの精密な放出制御が大きな課題として挙げられていたが、本研究は溶液中における各刺激に応じた高分子の鋭敏な伸張と凝集挙動を利用しているため、ゲストの種類によらず精密に放出を制御することが可能である。従って本研究で示した刺激応答性高分子とMOFの複合化は新たな輸送材料として有用性が示され、幅広い分野での応用が期待される。