キラル変換された銅ナノ粒子の作製とキラルセンシングへの応用

手性转化铜纳米粒子的制备及其在手性传感中的应用

基本信息

批准号：
21K04811
负责人：
西田直樹
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Teikyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

キラリティーを識別するキラルセンシングは、応用的側面からも重要な研究課題である。これまでの研究で、キラルな金ナノ粒子は簡便かつ有効なキラルセンサーであることが分かっている。一方、金は高価であるため、安価な銅に置き換えることが注目されている。しかし、銅ナノ粒子は不安定であり、物理的・化学的特性を保持することは困難である。本研究はキラル銅ナノ粒子の大量合成法を確立し、キラルセンシング技術の開発を目指すとともに、キラル銅ナノ粒子のキラル光学特性を検証する。これらの研究を通してナノ領域における新しいキラル化学の開拓を目指す。当初の2022年度までの計画は、安定なキラル銅ナノ粒子の大量合成法を確立するため、合成法の最適化を検討した後にgスケールでの大量合成に着手することであった。2022年度は、2021年度に得た知見をもとに、大量合成を見据えたキラルチオール保護銅ナノ粒子の合成法を検討した。これまで銅ナノ粒子の合成は、メタノールを用いた液相反応を行っていたが、洗浄時に変性し収率が落ちるという問題点があった。そこで固相反応を利用し、洗浄過程と乾燥過程を工夫することで多くの銅ナノ粒子を得ることができた。具体的には、出発物質である酢酸銅、キラルチオール、還元剤である水素化ホウ素ナトリウムを乳鉢で混ぜた後、精製水を加え反応させた。得られた生成物を透析膜によって洗浄し、凍結乾燥をすることによってサンプルを得た。そして、電子顕微鏡像からシングルナノメートルサイズの粒子が得られていることが分かった。今後、この手法を他のキラル分子でも検討するとともに、gスケールでの大量合成の足掛かりとしていく。

手性传感，即识别手性，从应用角度来看是一个重要的研究课题。先前的研究表明，手性金纳米粒子是简单而有效的手性传感器。另一方面，由于黄金价格昂贵，人们的注意力集中在用廉价的铜替代它。然而，铜纳米颗粒不稳定，难以保持其物理和化学性质。本研究旨在建立手性铜纳米粒子的大规模合成方法，开发手性传感技术，并验证手性铜纳米粒子的手性光学性质。通过这些研究，我们的目标是在纳米领域开发新的手性化学。原计划2022年建立稳定手性铜纳米粒子的批量合成方法，并在考虑合成方法优化后开始g级批量合成。 2022财年，基于2021财年获得的知识，我们研究了手性硫醇保护的铜纳米粒子的合成方法，着眼于大规模合成。迄今为止，铜纳米粒子是通过使用甲醇的液相反应合成的，但这存在洗涤过程中变性和产率降低的问题。因此，他们通过固相反应并设计洗涤和干燥工艺，能够获得大量的铜纳米颗粒。具体而言，将作为起始原料的乙酸铜、手性硫醇和作为还原剂的硼氢化钠在研钵中混合，然后加入纯化水以引起反应。将所得产物用透析膜洗涤并冷冻干燥以获得样品。电子显微镜图像显示获得了单个纳米尺寸的颗粒。未来，我们将研究这种方法用于其他手性分子，并将其作为g级大规模合成的垫脚石。