Home本研究成果のポイント
〇平面分子が结晶状态で分子间に形状の一义的に定义された空孔をつくり、その空孔の形状に适合する特定の分子のみを选択的に取り込むことを発见
〇トランス体が大过剰に存在するシスおよびトランスデカリン混合物から、シスデカリンのみを选択的に取り込むことを実証
〇平面分子が分子间に有する「潜在的な空孔を用いた分离法」という仕组みを示し、様々な分子混合物の効率的な分离、浓缩、贮蔵に繋がる基盘分子としての可能性を提示
概 要
トリス (フェニルイソオキサゾリル) ベンゼン誘導体 (TPIB) と呼ばれる平面型の有機分子が結晶化すると、外見上は空孔が存在しないように見えるにもかかわらず、小分子を取り込む分子間の空孔が形成されることが明らかになった。この空孔は、環状構造に見られるような明確な空孔とは異なり、結晶中における分子の並び方によって生じるものである。今回合成されたTPIBは、結晶中で柱状に積層した配列構造を優先的にとることで、柱状積層体間に形状が一義的に定まった空孔を与えた。また、TPIBの “潜在的な空孔” を利用して、形の似た異なる分子 (異性体) を分けることができるかどうかを検討した。その結果、シスデカリンとトランスデカリンという二つの異性体混合物から、シスデカリンのみを選択的に吸着することが実証された。
従来このような分子选択性は、环状分子がつくる「环构造によって形状が一义的に定まった空孔」を基盘として研究が行われてきた。环状分子は结晶化の际に明确な分子内空孔を提供し、その大きさや形状によく适合する小分子を选択的に取り込む。一方本研究では、环状构造をもたない単纯な平面分子であっても、分子间に包接空孔を形成し、选択的な分子吸着が可能であることを示した。この现象は「辫辞谤辞蝉颈迟测-飞颈迟丑辞耻迟-辫辞谤别」と呼ばれ、见かけ上は空孔が存在しないにもかかわらず、外部から特定の分子が近づくと隠れた空孔が顕在化して分子を取り込むという仕组みに基づいている。
今回の成果は、分子分离のための材料设计に新たな方向性を与えるものであり、従来の有机结晶材料の枠を超えて、平面分子を基盘とした軽量かつ金属を含まない新しい分离材料の可能性を拓いたといえる。
【论文情报】
Y. Ono, T. Hirao, N. Kawata, T. Haino, “Latent porosity of planar tris(phenylisoxazolyl)benzene” Nature Commun., 2024, Article No. 8314. DOI: 10.1038/s41467-024-52526-9
