科学研究費助成事業　　研究成果報告書

様　式　Ｃ－１９、Ｆ－１９、Ｚ－１９ （共通）

機関番号：

研究種目：

課題番号：

研究課題名（和文）

研究代表者

研究課題名（英文）

交付決定額（研究期間全体）：（直接経費）

３３９１９

新学術領域研究（研究領域提案型）

2013～2009

階層分子プログラミングによる機能性有機・無機複合材料の開発

Development of Functional Organic and Inorganic Materials through Hierarchical Molecular Programming

１０３４６８１９研究者番号：

藤田　典史（FUJITA, Norifumi）

名城大学・理工学部・准教授

研究期間：

２１１０８０１４

平成 年 月 日現在２６ ６ １７

円 30,200,000 、（間接経費） 円 9,060,000

研究成果の概要（和文）：分子が一次元状に並んだこれまでにないポテンシャルを有する分子集合体を作成したいという着想から多孔性金属錯体の一つ、プルシアンブルーを核に有する低分子ゲル繊維の作成に成功した。ピリジル基を1,1’,3,3’位に導入した4置換フェロセンと銀(I)イオンとから、直径約9 nm程度の均一な直径を有する自己集合性ナノチューブ構造の構築に成功した。フェロセンは適切な酸化剤を加えることでフェロセニウムイオンを与える。生成したナノチューブを酸化すると、チューブ構造からリング構造が切り出され、還元剤を用い、フェロセニウムイオンを中性に還元すると、リング構造からチューブ構造への逆反応が起こることが明らかとなった。

研究成果の概要（英文）：From an idea to create a molecular assembly with unprecedented properties, Prussian blue, one of the porous metal complexes, has been successfully incorporated in inner space of one-dimensional molecular assemblies generated in low molecular-weight gels. Tetrasubstituted ferrocene having pyridyl groups at 1,1 ', 3,3' positions was designed to form self-assembled nanotube structure with silver (I) and ions, which has a uniform diameter of about 9 nm. Once Ferrocenes in the nanotube structure were oxidized to form ferrocenium ions by adding a suitable oxidizing agent, the ring structure was cut from the tubular structure and the reverse transformation was possible by the reduction of the ferrocenium ions in the ring structure.

研究分野：

科研費の分科・細目：

化学

キーワード： ハイブリッド　プログラム　自己集合　超分子化学　階層構造

複合化学・機能物質化学

Ŵ� ij� ȵȨȫȳ;ȷȨȫȳ;ȺȨȫȳȦÛǼȧ�

ȫȩƥƯȐĖĶã_Njş áĘȑ^`TnIƢÅÑƙtȤíë[NT

áĘǏīȖûƔDZ`;ƗÐÞ_ŧdzƟ]ŷnj

[jȒsoGƆI;¸ŚZ`��²¡±_Ũ

ŗƩĜtĥȐPpřNBv�³·�[NY

űiYȈǚZApK[GǪǯLqYBp<ŧ

ƥƯZ`;áĘG¸Ź×Ɛ^ǏīȖûNTǶ

áʤ°¥·G¹Ź×ǂƠųǽtķŅN;Ƌ

ƅ_ƷıGÏ»LQY½Dp�±Ɛ_Ǝdz

ȦÏáĘ�±ȧ^ƣƠPp<ÏáĘ�±ïá

Ę^ţŷ�ƍŷǙûÐ_©�¥·[jǡCe

HȉĦȋÐtģÙN;7țÛţǀûłπ��

��¤°¥·8_ŲŁt×^;òáĘĭZŔ

ð¥x�³¨·�±^jôc¸Ź×4șĘ

ȖƮƹtǼNTƏƝƟ]ģșł¶ñģÐł¶

ØĜƏłtƨPŨŗLjtêǘPp<ƳŚƟ]

Ƌƅk¹Ź×Ɵ^áĘGĠ^���NT�

±�ĈÐ[`Ɲ]p;N]kFZ��x��

±]ȆÎǀûł���¥�°v±Lj_êǘ

tiMNT<�

�ȬȩƥƯ_ƠƟ áĘǏīȖû^mWYĽnqpųǽÐ`;ţ

ȓ_ųǽtţPpj_[ƍȓ_ĔHLtŊ

Xj_[^ĔäLq;ǹį;ļNJ^ĦPpȖ

ûÐGǍØtƄbYBp<áĘ²¡±_ǥǢ

tõŝNY�±�²¡±��@")��_ųǽÐ

GĽnqpFnZApG;[osJ;¸Ź×

ł`ƍȓųǽ_ÀZšjŹ×łGÏBòÎ

ZAo;��´x«]\d_ŀƙĥȐG÷nj

ZApaFoF;ƸĠ]áĘ�³�¯¦µ�

^moď׶¹Ź×dȖƮPqa;ȥı]

ȕħłtţPpǙûŨŗtǥǢPpK[G

÷nj[]p<�

� áĘG¸Ź×Ɛ^¿uUKqfZ^]B

¤�µ�ª±tţPpáĘȖûÐtÑŅN

TB[BCƣŃFn;ȬȪȪȬį^ÏáĘ�

±Ȧ}±���±ȧ̂ ƣƠNTƥƯtĖiT<

ÏáĘ�±`;�±ïè[ĂaqpÃæǥǢ

NTáĘGƋėÀZDžǁƐȖûÐtķŅN;

Ln^ƞȁNYƗŅNT¹Ź×ǂƠƐųǽ

_ÞȅZƋėáĘ_ƂíłGűƱ^Ï»P

pTi^ĪǝƟ^`ƋƅGĈïNTƐńt

ǡC<�

� ŧƥƯǬȟZ`;KqfZ^ĽTƤǜt×

^;Ln^ƸĠ]áĘ�³�¯§t×^NY

ȃƫȉĦȋÐtÏáĘ�±^ƿgǸh<ÜÐ

Ɵ^`;KqfZ^ȐƞNTȆÎǀûł�±

ïèt×^NT{µ��ª��ètȐƞN;

¹Ź×Ɵ]İGotjXƍȓȋÐt�±Džǁ

Þ^ģÙNY¸Ź×Ɵ]ȆÎưȑtųƶPp<

£��ưȑ_ƁƙUJZ]I;ƝŚƟ]ȉĦ

ȋÐ_șĘƟ¶ØĜƟƏł^ƣƠNYŨŗƎ

łd_ĥȐtůǣPp<îŎLQT���]\_

ģșłţŷïûƎ[;ÿ��µȉĦx}µ[

_ƢÅÑƙtůǣPp<Ln^üŴ_ŮĘƐ

ȆÎưȑtţPp�±�vµ�±·_Džǁ

ïjǧgp<�±�vµ�±·EmbR_Ȣ

DŽÐ`;áĘŷnjł¶ǥǢł^Öq;ØĜƟ

^`ēĸ]ǑǭtţN;șƧŻĜƟ^`Ŵ=

]��µƏł;ØƧŻƏłtƨPK[GƤn

qYBp<Kqn_ēęłȉĦȋÐtŭ^ţ

PpÏáĘ�±DžǁtÑŅPp<ţŷƟ]ł

dztţPp�±_ǐĕ]Ņǎł¶ìĩł;ȥ

áĘ[_ƢƋłtåƙN;ƍŷƎ^Əţ_Ǝ

ł^ƣƠNTřT]ţŷ�ƍŷǙû���¥

�°v±_êŅtǿip<ÏáĘ�±_ȕħ

ł¶ţŷƎ[ƍŷƎ_{����v±Ɵ]ł

dztîʼnƟ^áĘ��xµ^ƿgǸhƑê

Ɵ]v�³·�^mo;řNBŨŗLj_êŅ

GťĻLqp<�

�ȭȩƥƯ_Śſ Ë»_ŚȊtůǣNT<�

ȦȫȧȂâ]{µ��ª���±ïè_ǥǢ�

ȃƫȉĦȋÐtR_ųǽtÔWTffÏá

Ę�±DžǁÞȅ^ȏOKip^`;āĆ_ţ

ŷȅÎȦ�±ïȤíȅÎȧ[ƍŷƎZApȉ

Ħx}µt{����v±Ɵ^ŎûPpĿ

ǚGAp<�±ïtÓǿPpK[;P]sV;

Ƌė[_ƢƋłtÔVXX¸Ź×ȖûÐ_

ųǽtÔXáĘǥǢGĿǚ[]p<T[Da

�°�µƹ_ēIJȆÎĘtůǣN;R_¾Ʊ

^ȎȌv±�±ďtţPpŽȣĘȇk�²

��³·±ǫģÐtţŷûŅƟ^ģÙPp<�

ȦȬȧÞȅȆÎĘ[ȃƫȉĦx}µ_ůǣ�

ÞȅȆÎĘ`Þȅ_ēęłȉĦȋÐtųŅ

PpšĤ­���ZAp<K_­���_Ĕ

HLGāĆ_{µ��ª���±ïè[Ƌ

ė_ƢƋł^ĔHIȒsp<Ȧȫȧ[j¿Ǖ

N]GnúųŅ�·�_šȂïtǿip<�

Ȧȭȧ�±�vµ�±·¿b^R_ȢDŽÐ`;

Kqn_ƍȓųǽ^`ApźƓZx}µ_

ŸȔGApK[GƤnqYBp<R_Ti;

~�}µł¶v�}µł¶Àł_òIJȆÎĘ

G{µ��ª��è[NYȂŀ÷njZAp

[ljDnqp<Ȃâ]�±ïȤíȅÎ[ƿg

ûsQ;ǥǢ¶ůǣPp<�

ȦȮȧºǤZǥǢNTȆÎǀûł{µ��ª

���±ïè;ēęłųǽtǁŊPpTi_

ơǃº{��ȬIJȆÎĘ[ȃƫȉĦx}µ

ȦT[Da �0���+���'���#��]\ȧtõŀL

Qp<ȋķŅnj[áĘǏīȖû_��·�G

ťĻPp¸Ź×ųǽ_ķŅ^ĔH]ĹȝG

½DpK[GÂŃLqpTi;ȉĦx}µ¶

õŀƈı¶óŗ_ƌı¶Ƌėƭ¶ƇûźƓ]

\_�¯¨·�·tŌo;šjȂâ]ũÌt

ǜBUP<�

ȦȯȧĽnqT¸Ź×DžǁƐȖûÐ_ǞĢ_

ǦÒtǕC<ȆÎǀû_ţƍ`ǴĒáØſj

NI`ƼĒ÷ǝáØſZüğPp<ņŤ_ȕ

ħųǽ_ƗŅ`T[DaǻȀČșĘȠľȍ

^moāťųǽ_ţƍZơŎƦǪPp<�

ȦȰȧÞȅưȑd_áĘîŎnjtůǣPp<

Kq^mo£��_ēęłȉĦȋÐ_g_

ƎłUJZ]I���áĘ[_ƢÅÑƙ^

mpƎłd_őíGťĻLqp<�

Ȧ ȱ ȧ � ± � v µ � ± · Č ȋ Ð ^ `

�$������$�����ËĒ^jŴ=]ȉĦx}µ

ƭ_LJŏČGƤnqYEo;RqSq^Ɲ]

WTǑǭ¶ƎłtƔP<Kqn_LJŏČ^X

BYjůǣPp<�

ȦȲȧÏáĘ�±`Ƌė[áĘȖûÐ_Ƣá

ȘųǽZAp[ljDnqp<Ȃâ]ȥáĘt

Ƌė[NYƙBp[;ȥáĘG¥�°��[

]o;Bslp .+('#�.+(1$*/ [NYǜ]P

ÃGZHp<ȥáĘ�w±§Þ^ #$,+.'/ L

qT¸Ź×Ɛ_ȉĦȋÐ`;éŘŀëkĴW

ĵo]\^mpƎƕƟ]ìĩ^mo¥�³

]ƝŚłtƒĽZHp<K_mC]ƝŚłt

ţPpŨŗ_Ǝł^XBYjůǣPp<�

ȦȳȧÏáĘ�±ïè^�¯°�w·tɽ

Pp[;R_ȖûÐGnQułtĬbpK[

GNaNaAp<Þȅ^ƧłtŊXȉĦȋÐ

tųƶNTĐû;T[Da;�¯±¥���

�łtţPpǓǎ_ÑŅtťĻZHp<�

ȮȩƥƯŅŬ�

}±���±`¸Ź×Ɵ]áĘȖûÐt½

DpK[tåƙN;żƻǀûk454���

�µ�]\_áĘȑƢÅÑƙtƙBTƸĠ

]áĘ�³�¯§t×^NYȃƫȉĦȋÐ

t}±���±^ƿgǸh<¹Ź×Ɵ]İG

otjXƍȓȋÐt¸Ź×Ɵ]�±DžǁÞ

^ģÙNY¸Ź×Ɵ]ȆÎưȑtųƶPp

K[tƠƟ[NY;ŦƱ^�°�±ď¿b^

�°��y§ďtţPpȆÎǀûł�±ï

èt{µ��ª��è[NYƙB;ÄX_v

¦�ȅÎ^mo¸Ź×Ɵ]ţŷ�µ�²·

�GƗŅPpK[tťĻNTȦćȫȧ<�

ćȫ� ÏáĘ�±Džǁ_Þȅ^ƗŅPp

ēęłȉĦȋÐ�

� ûŅNTȆÎǀûł�±ïè` ��µ

À����2/��ZDžǁƐ_ȖûÐt½DpK[

GșĘȠľȍǞĢ^moŜnF[]WT<�

±�vµ�±·EmbR_ȢDŽÐ`;áĘŷ

njł¶ǥǢł^Öq;ØĜƟ^`ēĸ]Ǒǭ

tţN;șƧŻĜƟ^`Ŵ=]��µƏł;

ØƧŻƏłtƨPK[GƤnqYBp<Kq

n_ēęłȉĦȋÐtŭ^ţPpÏáĘ�

±Džǁ_ÑŅtůǣNT<ȆÎł�±ïè`

ţŷƋė^;�$ Ɗ[]p � �$�����!¿b^

�$�(�`ż^÷Ƌ]Ti;õŀ`ÄƢƹZǕW

T[Kr;ţŷƢG�±�vµ�±·_ƗŅ

tƨăPpƾȚǑtĀǑNT<�±�vµ�

±·`ţŷƋė^`¼Ƌ]Ti;�±�vµ

�±·ųǽGȆÎł�±ïèZǛsq;ţŷ

Ƌė^÷Ƌ[]WTj_[ljDnqp<ǻȀ

ČșĘȠľȍk ��� Ɖğ_ǀŬ;ţŷƢ^`

����·±_DžǁƐȖûÐGĚĊN;K_

Džǁ^` �$ GÿfqpÃGŜnF[]WT�

����<�

�

� Çļ`Ln]pũÌůǣtǿi;ţŷƟ]

łdztţPp�±_ǐĕ]Ņǎł¶ìĩł;

ȥáĘ[_ƢƋłtåƙN;ƍŷƎ^Əţ_

Ǝł^ƣƠNTřT]ţŷ�ƍŷǙû���

¥�°v±_êŅtǿip<ÏáĘ�±_ȕ

ħł¶ţŷƎ[ƍŷƎ_{����v±Ɵ]

łdztîʼnƟ^áĘ��xµ^ƿgǸhƑ

êƟ]v�³·�^mo;řNBŨŗLj_ê

ŅGťĻLqp<�

� ȇïȄ×Ɓł]ţŷȉĦïûƎZAp�

z³�µt­���[Pp¸Ź×áĘȖû

Ð _ ų ƶ t Ơ ŋ P < � ° � ± ď t

�6����6Î^ģÙNT LJŏ�z³�µ

`; 3_ÞǟtţPp IJȆÎĘ[]oC

p<K_�z³�µȆÎĘ`º»_LJŏďG

ĞÚȈ]oČZĝğ]ųǽtöpTi;ơǃ

Ɛ_ȆÎŴijtŊXȉĦx}µ[�z³�

µ IJȆÎĘtǀûPp[;ȆÎĘ áĘ

ZĔƖƐųǽt½DpK[^]pȦćȮȧ<

Ln^K_ĮȜł_ȥBĔƖƐųǽt494

����µ�^mo¸Ź×Ɛ^ȖƮïPp

K[^mo;�z³�µ^ƛŪPpȇïȄ×

Ɓł]łdztŊX���¬·�ųǽt½D

pÃGťĻLqp<�

� ƋǠłþº_Ti^}°�{�²µ�°

�·±ȌtģÙNT��tǥǢNT<�[�&�� �

tv����°±À �� _©±źZõŀLQ

p[;¸Ź×łáĘȖûÐ_ƗŅtƨăPp

�±GĽnqT<K_�±FnÑŅNTǧŗ

tƙBYǻȀČșĘȠľȍǞĢtǕWT[

Kr;ċ¸]ơĺtţN;ơǃł_ȥBDžǁ

ƐȖûÐ_ĚĊGŜnF[]WT<Džǁ_ơ

ĺ`ċ¸Z;ƺ ��*) ƬıZAWT<Ln^;

ňĔÕtǨƽ^ůǣPp[;Džǁ_Þȅ^À

ưųǽGŜƦ^ǞĢLqTȦćȭȧ<�

� �z³�µ`Ȃâ]ȇïètìDpK[

Z�z³��y§x}µt½Dp<ƗŅNT

���¬·�^ȇïètÑƙLQT[Kr;

�¬·�ųǽFn°µ�ųǽGâoàLq

pK[GŜnF[]WT<Ln^;Ȅ×èt

ƙB;�z³��y§x}µt×_Àł^Ȅ

*��³ĕ¥Ė|=Å)¾�9{��Hgôò*}´=Æą� Ĕz³Hg��+¾ÉÒ

�)�Fe Ñ&(9 K4[Fe(CN)6]s-) FeCl2+Ì)�Ò( 3��²+vàí%ÿ" &�

;�¾Éà�]gK>k\gm*Ú´=å��9ïĞþ=�þ� ]gK>k\gm+¾

ÉÒ�)+qÒ( 3�]gK>k\gmÇď�Ĕz³Hg��%ā<:�¾ÉÒ�)�Ò

&(" 4*&÷�7:9čđ�ĝ�ğ±ė5 EDXР*ñÄ�¾Éà)+VXMGmg

*ôòÖĜ�|������*ôò)+ Fe��0:9u�»7�&(" (Figure 2)

� x®+�7(9ÃyÆą=Đ3�¾ÉÞ(³Ĉ=¾�9Hg*ý�(´û³l�§³�ġ

��&*àÒ³=�Û��ÓÉÔ)Õ¾*Ô³)áß� ¹ (¾É�ÓÉĀ�N[T`Rf

>g*�´=Đ39{��Hg*ě¦³l¾ÉÔ&ÓÉÔ*AZODK>gÞ(³Ĉ=�

µÞ)��SJ?k)ð1Ċ2×�Þ(>]imP)68�¹��¸ö*�´�¿­�:

9�

�

·Ø��(1) N. Fujita et al., manuscript in preparation.

Figure 2 Schematic representation of one-dimensional porous coordination structure with organic envelope.

ć Ȭ � Ȇ Î ǀ û ł � ± ï è [

K4[Fe(CN)6];FeCl2 tƇûNYĽnq

TDžǁƐ�±�vµ�±·_ TEM Õ

×Pp[;°µ�ųǽFn�¬·�ųǽd_

ǺõŀGǵKpK[GŜnF[]WT<�

�ȯȩÁ]ƞǗǮŕƳ�ȦƥƯÊǗNJ;ƥƯáŇNJôbǾŐƥƯNJ^`»ǃȧ� >ȗǩǮŕ?ȦǢ 5 Ìȧ 1) T. Fukino, H. Joo, Y. Hisada, M. Obana, H.

Yamagishi, T. Hikima, M. Takata, N. Fujita,

T. Aida, Science, 2014, 344, 499-504.

2) T. Fukino, N. Fujita, T. Aida, Org. Lett.,

2010, 12, 3074-3077.

3) P. Mukhopadhyay, N. Fujita, A. Takada, T.

Kishida, M. Shirakawa, S. Shinkai, Angew.

Chem. Int. Ed, 2010, 49, 6338-6342.

4) A. Dawn, N. Fujita, S. Haraguchi, K. Sada,

S.-i. Tamaru S. Shinkai, Org. Biomol. Chem.

2009, 7, 4378-4385.

5) A. Dawn, N. Fujita, S. Haraguchi, K. Sada,

S. Shinkai Chem. Commun., 2009,

2100-2102.

�>ĜÍƞǗ?ȦǢȱÌȧ 1) ǔƚÝø��¸Ź×4șĘȖƮƹ_ųƶ[

ŷnj��}±���±t©�·�[NY����

śŧïĜÍ� ƲȭąȒūŒȅĔÍ��į

�Ţ�ś� ūÆ�

2) ǔƚÝø� ȕħáĘ�³�¯¦µ�^m

pŷnjłţŷ�ƍŷǙûŨŗ_Ȑƞ� ř

ĜǖȞĎƲ�ąÚÐÍǰ� �į�Ţ ś

@�ś�ūÆ�

3) ǔƚ�Ýø� çơ]�v��²µ[Ǐƛ

ąǷ÷nj]�¯±�z³�µFn]pē

ȒƵ}°�¥·_ƏƝ]�µ�|¨·�

®µđï� Ʋ��ąȥáĘĜÍįŹĔÍ�

�į�Ţ��ś@��ś� Ŷƃ�

4) ǔƚ�Ýø� ĄLJŏ�z³�µtďÐ[

PpǏīȖûłȆÎ���¬·�� ȋÐ

ïĜÍƲȰȬąǣǮÍ� ��į�Ţ�ś

���ś� ġĨ�

5) ǔƚ�Ýø� ¨�³�µ���¬·�

ȦȧȴƴƐȖûÐFn_ĪĔƖƐȋÐ_

âoàN� śŧïĜÍƲ��ŞěįÍ�

��į�Ţ��ś���ś� ǒƀ�

6) ǔƚ�Ýø� ¨�³�µ���¬·�

Ȧ�ȧȴȆÎ���¬·�_¼Ŗǫǵ� ś

ŧïĜÍƲ��ŞěįÍ� ��į�Ţ��ś

���ś� ǒƀ�

7) ǔƚ�Ýø� ¨�³�µ���¬·�

Ȧ�ȧȴēƭȉĦƇû���¬·�_Ȑƞ�

śŧïĜÍƲ��ŞěįÍ� ��į�Ţ��

ś���ś� ǒƀ�

>ćŠ?ȦǢȪÌȧ��

R = -(CH2CH2O)3CH3

FeN

N

OR

OR

N

N

RO

RO

4

ćȭ� ȮLJŏ�z³�µȆÎĘ[ AgBF4

GķŅPp���¬·�ųǽ_ȹȶȸÕ�

>ƘŰDzƘŵ?�:àȡƐžȦǢȪÌȧ��ýƪȴ�ƞŜNJȴ�ŵåNJȴ�ƭȢȴ�Ɯùȴ�àȡįŢśȴ�ĉÞĒ_äȴ���:öĽƐžȦǢȪÌȧ��ýƪȴ�ƞŜNJȴ�ŵåNJȴ�ƭȢȴ�Ɯùȴ�öĽįŢśȴ�ĉÞĒ_äȴ���>R_È?�£·§¢·�Ƴ��ȰȩƥƯƿdž���ƥƯÊǗNJ�

� ǔƚ� ÝøȦ���������+-'%0)'ȧ�

ýčĔĜ¶ƕĩĜȅ¶ßœō�

� ƥƯNJƜùȴ� ����

����ƥƯáŇNJ�

� � � � � � � Ȧ� � � ȧ�

�

� ƥƯNJƜùȴ��

���ǾŐƥƯNJ�

Ȧ� � � ȧ�

�

� ƥƯNJƜùȴ� �

�

�

�