多孔性金属錯体を利用した高分子末端の厳密認識・分離・選択的反応法の開発

使用多孔金属配合物开发聚合物末端的严格识别、分离和选择性反应方法

基本信息

批准号：
22KJ0643
负责人：
水谷凪
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、昨年度開発した、ポリエチレングリコール(PEG)存在下でMOFの合成を行うことによる包接手法のメカニズム解明、及び得られた複合体の詳細な構造の調査を行った。PEGの代わりに、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)およびポリ4-ビニルピリジン(PVP)存在下でのMOFの生成を試みた。すると、PMMA存在下ではMOFは生成するが、PMMAが細孔へ包接されず、PVP存在下では結晶性の良いMOFが得られないことが判明した。また、MOFが通常生成しない室温条件でも同様の実験を行ったところ、PEG存在下でのみ室温条件でも結晶性の良いMOFが得られた。このことから、PEGとMOFの金属イオンの程よい相互作用が、MOFの結晶成長促進及びPEG包接に寄与したと考えられる。また、得られたMOF/PEG複合体の構造をIR、窒素吸着測定及びPXRDで詳細に調べたところ、MOFに欠陥構造やメソ孔は存在せず、MOFが元来有する細孔にPEGが取り込まれていることがわかった。本成果は、Chem. Commun.誌へと掲載された。また、これまでに、MOFを利用した高分子末端構造の認識手法を開発してきたが、本年度は、認識対象の拡大を目的として、高分子主鎖上の構造異性に取り組んだ。PEGの主鎖中央にフェニル基を有し、その結合位置が異なる三種類の構造異性体について、MOF充填カラムを一般のHPLC装置に取り付けたシステムを用いてそれぞれ分析したところ、明確な保持時間の違いを観測できた。フェニル基周辺の立体障害の違いよりMOF細孔への浸入速度にも違いが生じたためだと考えられる。さらに、高分子形状に基づく分離に向け、Stanford大Yan Xia研にて、彼らの開発したCANALラダー高分子の重合法を学んだ。さらに、CANALラダーオリゴマーの形状によりMOFへ浸入する速度が異なることを示唆するデータを得た。

今年，我们通过在聚乙二醇（PEG）存在下合成MOF，阐明了去年开发的包合方法的机理，并研究了所得复合物的详细结构。我们尝试在聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 和聚 4-乙烯基吡啶 (PVP) 存在下生成 MOF，而不是 PEG。结果发现，虽然在PMMA存在下生成了MOF，但PMMA并未包含在孔内，并且在PVP存在下无法获得具有良好结晶度的MOF。此外，当在通常不产生MOF的室温条件下进行类似的实验时，即使在室温条件下仅在PEG存在下也获得了具有良好结晶度的MOF。由此认为，PEG与MOF金属离子之间的适度相互作用有助于促进MOF晶体生长和PEG包合物。此外，当通过IR、氮吸附测量和PXRD对所得MOF/PEG复合材料的结构进行详细研究时，发现MOF中不存在缺陷结构或介孔，并且PEG被掺入孔中， MOF原来有。该结果发表在《Chem》杂志上。此外，到目前为止，我们已经开发了一种利用MOF识别聚合物末端结构的方法，但今年，我们致力于研究聚合物主链的结构异构现象，目的是扩大识别目标。 PEG的主链中心有苯基，使用连接有普通HPLC装置的MOF填充柱的系统，对具有不同键合位置的3种结构异构体进行分析，发现了明确的保留时间。我可以观察到差异。这被认为是由于苯基周围的空间位阻差异导致渗透到 MOF 孔中的速率存在差异。此外，我在斯坦福大学燕霞实验室学习了他们开发的CANAL梯形聚合物的聚合方法，旨在根据聚合物形状进行分离。此外，我们获得的数据表明，渗透到 MOF 中的速率根据 CANAL 阶梯低聚物的形状而变化。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Topological entrapment of macromolecules during the formation of metal?organic framework

金属有机骨架形成过程中大分子的拓扑捕获

DOI：
10.1039/d2cc06330a
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
4.9
作者：
Mizutani Nagi;Hosono Nobuhiko;Uemura Takashi
通讯作者：
Uemura Takashi

Entrapment of Polymer in Metal-Organic Frameworks : Synthesis and Properties

金属有机骨架中聚合物的包埋：合成与性能

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nagi MIZUTANI; Nobuhiko HOSONO; Takashi UEMURA
通讯作者：
Takashi UEMURA

Recognition of Polymer Termini by Metal-Organic Frameworks and Application to Liquid Chromatography

金属有机骨架对聚合物末端的识别及其在液相色谱中的应用

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nagi Mizutani; Nobuhiko Hosono; Benjamin Le Ouay;Takashi Uemura
通讯作者：
Takashi Uemura

Integration of Metal-Organic Frameworks and Metals: Synergy for Electrocatalysis.

金属有机框架和金属的整合：电催化的协同作用。

DOI：
10.1002/smll.202300916
发表时间：
2023-04-17
期刊：
Small
影响因子：
13.3
作者：
Yue Hu;Jiawei Liu;Carmen Lee;Meng Li;Bin Han;Tianci Wu;Hongge Pan;D. Geng;Q. Yan
通讯作者：
Q. Yan

Mixed Metal-Organic Framework Stationary Phases for Liquid Chromatography

用于液相色谱的混合金属有机骨架固定相