空間可変型の超分⼦サブナノチューブ −作製後の構造と機能の簡便改変に成功−

2026-05-27 東京科学大学

Institute of Science Tokyoの研究グループは、作製後に内部空間の形状や性質を自在に改変できる「超分子サブナノチューブ」を開発した。白金イオンと有機配位子を混合するだけで、直径0.9nmの筒型空間を持つ超分子チューブを高効率に作製し、その後の化学修飾によって、樽型構造やキラル構造へ変換できることを実証した。従来の超分子は結合が弱く、作製後の構造変更が困難だったが、本研究では強固な白金–ピリジン相互作用を利用することで、可逆的な構造改変を可能にした。さらに、作製した3種類のチューブはいずれも蛍光性色素分子を水中で捕捉し、内部空間の違いに応じて発光強度や円偏光発光などの光物性が変化することを確認した。特にキラルチューブでは、本来キラル性を持たない色素にキラル光学特性を付与できた。超分子の“作製後改変”を可能にした成果であり、分子センサー、光機能材料、MOFなどへの応用が期待される。

空間可変型の超分⼦サブナノチューブ −作製後の構造と機能の簡便改変に成功−
図1. 超分子チューブの作製後修飾:筒型チューブの配位子修飾による樽型チューブ(左)と金属イオン修飾によるキラルチューブ(右)の作製(修飾箇所を赤で示す)

<関連情報>

後アセンブリ配位子/金属修飾による多環芳香族サブナノチューブの空洞収縮とキラル化 Cavity Constriction and Chiralization of Polyaromatic Subnanotubes via Post-assembly Ligand/Metal Modification

Shusuke Yamato,Koki Tagai,Yuya Tanaka,Daiki Tauchi,Masashi Hasegawa,and Michito Yoshizawa
Journal of the American Chemical Society  Published: March 26, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.6c02007

Abstract

Late-stage modification of coordination-driven tubular and cage-like structures is a promising method to tune and alter their cavity functions yet remains difficult owing to the intrinsic instability of metal–ligand bonds against the modification conditions. Here we report polyaromatic tubes with a subnanometer-sized cavity, composed of three metal hinges and three polyaromatic ligands, both of which are modifiable in a post-assembly fashion. The new subnanotube, prepared from PtCl2 salts and the anthracene-embedded bispyridine ligands, is reversibly converted into a constricted subnanotube by the symmetrical modification of the ligands with O2. Using an analogous aqueous tube, one molecule of rod-like coumarin dyes is bound by the subnanocavity in water, and their emission properties are largely enhanced (up to 4-fold) through the ligand modification. On the other hand, the asymmetrical modification of the metal hinges with chiral ammonium groups generates a cryptochiral subnanotube while retaining the polyaromatic cavity. The resultant tube also binds the coumarin dye in water to induce its chiroptical properties as strong CD and CPL activities (up to |gabs| = 2 × 10–3 and |glum| = 3 × 10–3). Two-directional post-assembly multi-modifications are demonstrated unprecedentedly, using polyaromatic subnanotubes, for the development of multi-functional host–guest systems.

0500化学一般
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