分子集合化学　吉田研究室

上記の(1)では、主役は液晶であり、金属錯体はわき役（ただし重要な）でした。一方で、金属錯体を骨格とする液晶は、金属イオン由来の物性と液晶由来の柔らかさを併せ持つ材料として期待されています。当研究室でも、カラムナー液晶相を示す錯体液晶の開発に取り組んできました。主なカラムナー相は、円盤形状をもつ分子が1次元に積層してカラムを形成し、このカラムがさらに2次元的に集合することで形成されます。ディスプレイ材料として用いられる液晶は主に棒状分子から構成されるのに対し、カラムナー液晶は1977年に初めて報告された比較的「若い」液晶相です。   カラムナー相を構成する分子がキラルな場合には、分子がらせん状に積層したヘリカルカラムナー相の発現も報告されています。ヘリカルカラムナー液晶では強誘電性の発現が確認されるなど、液晶の新たな応用に向けた展開が期待されています。一方で、ヘリカルカラムナー相そのものの報告例が少なく、その内部構造については不明点が多いのが実情です。

カラムナー相を発現する分子骨格としては、一般に剛直な多環芳香族が好まれます。そのため、キラリティーはほとんどの場合、分子末端に導入されてきました。この場合、分子はお互いのキラル部位が重ならないように積層するため、キラル部位間の相互作用は弱くなります。一方、トリスキレート型の八面体型金属錯体では、分子中心にキラリティーが存在します。そのため、もし八面体型金属錯体を集積できれば、キラリティー部位同士が強く相互作用することが期待されます。これまでに、いくつかの錯体を検討した結果、図に示した錯体がそのエナンチオ体において、ヘリカルカラムナー相を発現することを見出してきました（Chem. Commun. 2020）。

「粘土」は子供のころから身近な材料です。一方で、「粘土鉱物」は層状構造をもつ結晶性の無機物質で、層と層の隙間に様々な物質を取り込んだり、一枚一枚の層に剥がれたりといった様々な特徴をもつ優れた材料でもあります。そのため、種々の化学製品（化粧品や車の塗装材など）に利用されています。例えば、粘土層間にキラルな物質を吸着させたものは、高速液体クロマトグラフィー用の光学分割カラムとして利用されています（参考：株式会社大阪ソーダのHP）。

一方で、粘土層間に取り込まれたキラル物質がどのように並んでいるのか？そもそも規則的に並んでいるのか？という点が、研究者にとっては大きな謎でした。当研究室では、キラルな分子がラセミ状態（右手型分子と左手型分子が1:1で混在する状態）にある場合、粘土層間で2分子層を形成し、かつこれらが六角形状に規則配列することをX線回折測定により明らかにしています。2次元空間で分子がどう並ぶのか？という基礎科学的な興味に答える結果だと考えています。

所属学会
日本化学会, 液晶学会, 錯体化学会, 粘土学会

所属学会
日本化学会