理研ら,キラル化合物を分離するポリマー開発

理化学研究所(理研),インド工科大学,CSIR-インド国立学際科学技術研究所の研究グループは,原料を混ぜるだけでできる「超分子ポリマー」を開発し,このポリマーが「キラル化合物」における左手分子と右手分子の分離に利用できることを実証した(ニュースリリース)。

化学結合を用いず,物理的相互作用のみで単量体を連結した特殊な重合体(ポリマー)を「超分子ポリマー」という。

超分子ポリマーは,合成時のエネルギー消費や有害物生成がゼロで,いったん単量体に戻して再度ポリマーにするといった再利用が極めて容易,また,例えば暑いときにはポリマーが短くなって粘性が下がり,寒くなるとポリマーが長くなって粘性が上がるなど,環境変化に対しスマートに応答する特長を持つため,近年,盛んに研究されている。

また,ほとんどの超分子ポリマーは,特別な操作をしなくても精密ならせん構造を取ることから,物質のキラリティに関連するさまざまな機能を発現すると考えられている。

化学結合により単量体が連結された古典的ポリマーの中にも,らせん構造を取るものが存在し,これらのキラリティ関連機能(左手分子と右手分子を分離する機能,非線形光学効果など)は,既に私たちの日常生活を支える技術として実用化されている。そのため,らせん構造に由来する機能と超分子ポリマーゆえの特長とが相乗することで,古典的ポリマーには見られない,有用性が期待できる。

しかし,これまでの研究では,超分子ポリマーのらせんキラリティはもっぱら,超分子ポリマー自身の構造を調べる際の道具として利用されており,その機能探求は未開拓の状態にあった。

今回,研究グループは,「キラルでないカルボン酸分子」と「キラルなアミン分子」を混ぜるだけでできる,らせん状の超分子ポリマーを開発した。この超分子ポリマーは,同じ方向にねじれる分子のみを内部に取り込むため,キラル化合物の左手分子と右手分子を効率良く分離できる。

左手分子と右手分子が混合または分離する現象は,キラル化合物の高効率生産に直結するとともに,地球上におけるキラリティの偏りの起源を解き明かす鍵にもなる。

シンプルなメカニズムにて,らせんの巻き方向が同じなら混合し,巻き方向が逆なら分離するという特長を示す今回の超分子ポリマーは,関連研究における有用なモデル系になるとしている。

その他関連ニュース

  • 名城大ら,量子化学計算で希少化合物の精密定量分析
    名城大ら,量子化学計算で希少化合物の精密定量分析 2024年11月01日
  • 東京科学大,キラル空間を持つ分子カプセルを構築
    東京科学大,キラル空間を持つ分子カプセルを構築 2024年10月08日
  • 岐阜薬科大,可視光で制御可能なケージド化合物開発 2024年08月22日
  • 千葉大ら,光応答性の超分子ポリマーの開発に成功 2024年08月19日
  • 名大,光レドックス触媒で3種以上の化合物を連結 2024年07月19日
  • 立命大,PFASを可視光で温和に分解する技術を開発 2024年06月24日
  • 東工大ら,ホウ素と可視光で縮環した3次元分子合成 2024年06月21日
  • 分子研ら,キラリティによる左右円偏光の選択性発見 2024年06月06日