刺激応答性ロタキサン型分子スケールダイオードの創製

• Project/Area Number: 19655048
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional materials chemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 廣瀬 敬治 Osaka University, 基礎工学研究科, 准教授 (10252628)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2009: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2008: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2007: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 分子素子 / ロタキサン / 分子素

Research Abstract

外部刺激によりロッキング運動を制御しうるロタキサン合成と、ロッキング運動がもたらすロタキサンの双極子変化を用いた分子スケールダイオードへの応用等、分子素子への応用の可能性を探ることが本研究の目的である。21年度は、申請書に記載の刺激応答性輪分子を合成するとともに、対応するロタキサンの軸分子の一方のストッパーを基板へ担持するために、軸分子へ異なるストッパーを導入する反応を開発する計画を立てた。本計画に従って研究を遂行したところ、研究実施計画に記載の輪分子および対応するロタキサンの合成を完了した。そこで、本ロタキサンの合成研究の部分までを成果として学会報告をおこなった。また、得られたロタキサン合成の知見と取り扱いの知見を用いて、新たに合成したロタキサンのデスリッピング反応に関する成分内水素結合の効果に関する研究の成果を得ることが出来たので、本件に関しての学会報告を行うとともに、論文としてまとめた。
しかし、基盤への担持用に開発したロタキサンの量が少量であること、またそのロタキサンの不安定性が予想以上に大きかったため、スペクトルで得られたロタキサンの構造が確認されたに留まっている。目的のロタキサンを、安定がつ大量に合成する事が出来れば、基板への担持とその動的挙動の確認に進行させることが出来る。これまで得られた知見によって、基盤への担持部位を改良することにより目的の基盤担持ロタキサンを得ることが出来る目途をたてることが出来た。

Research Products

• [Journal Article] Remarkable effect of hydrogen bonding between ring and axle components on deslipping reactions of rotaxanes. (2009)
  • Author(s): Hirose, K., Nakamura, Y., Takano, H., Nishihara, K., Tobe, Y.
  • Journal Title: Tetrahedron Lett. 50 Pages: 3443-3445
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Remarkable effects of chirality on deslipping reactions of diastereomeric rotaxanes and relevant mechanism involving pre-equilibrium. (2009)
  • Author(s): Hirose, K., Nakamura, Y., Tobe, Y.
  • Journal Title: Org.Lett. 11 Pages: 145-147
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Shuttling Molecular Machine with Reversible Brake Function (2008)
  • Author(s): Keiji Hirose, Kazuaki Ishibashi, Yoshinobu Shiba, Yasuko Doi, Yoshito Tobe
  • Journal Title: Chem. Eur. J. 14 Pages: 3427-3433
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Highly Effective and Reversible Control of Rocking Rates of Rotaxanes by Changing Size of Stimulus-Responsive Ring Components (2008)
  • Author(s): Keiji Hirose, Kazuaki Ishibashi, Yoshinobu Shiba, Yasuko Doi, Yoshito Tobe
  • Journal Title: Chem. Eur. J. 14 Pages: 5803-5811
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Anthracene-Based Photochromic Macrocycle as a Key Ring Component To Switch a Frequency of Threading Motion (2008)
  • Author(s): Keiji Hirose, Yoshinobu Shiba, Kazuaki Ishibashi, Yasuko Doi, and Yoshito Tobe
  • Journal Title: Chem. Eur. J. 14 Pages: 981-986
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Control of Rocking Mobility of Rotaxanes by Size Change of Stimulus-responsive Ring Components (2007)
  • Author(s): Keiji Hirose, Kazuaki Ishibashi, Yoshinobu Shiba, Yasuko Doi, and Yoshito Tobe
  • Journal Title: Chem. Lett., 36 Pages: 810-811
  • NAID: 130004722761
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Highly Selective and High-Yielding Rotaxane Synthesis via Aminolysis of Prerotaxanes Consisting of a Ring Component and a Stopper Unit. (2007)
  • Author(s): Keiji Hirose, Keiji Nishihara, Naoki Harada, Yamato Nakamura, Daisuke Masuda, Masami Araki, and Yoshito Tobe
  • Journal Title: Org. Lett. 9 Pages: 2969-2972
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Supramolecular Method for the Determination of Absolute Configuration of Chiral Compounds: Theoretical Derivatization and a Demonstration for Phenolic Crown Ether-2-Amino-1-ethanol System (2007)
  • Author(s): Keiji Hirose, Yoko Goshima, Takanori Wakebe, Yoshito Tobe, and Koichiro Naemura
  • Journal Title: Anal. Chem. 79 Pages: 6295-6302
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Studies of Electronic Effects on Deslipping Reactions of Rotaxanes (2009)
  • Author(s): Keiji Hirose, Kazuhiro Ikuta, Yamato Nakamura, Yoshito Tobe
  • Organizer: 5th Spanish- Portuguese-Japanese Organic Chemistry Symposium
  • Place of Presentation: Osaka, Japan,
  • Year and Date: 2009-11-07
• [Presentation] 光と熱でロッキング運動速度をスイッチするC <∞v>ロタキサンの合成とその物性 (2009)
  • Author(s): 廣瀬敬治・岡田静・古谷創・石橋和明・戸部義人
  • Organizer: 第二十回基礎有機討論会
  • Place of Presentation: 桐生、日本
  • Year and Date: 2009-09-28
• [Presentation] 光と熱で制御する分子ブレーキシステム (2009)
  • Author(s): 慶瀬敬治・岡田静・石橋和明・柴佳伸・戸部義人
  • Organizer: 第五回ホストゲストシンポジウム
  • Place of Presentation: 宇都宮、日本
  • Year and Date: 2009-05-30
• [Presentation] 輪成分と軸成分に不斉中心を有するジアステレオマーロタキサンのデスリッピング反応におよぼす速度論的同位体効果 (2008)
  • Author(s): 廣瀬敬治, 中村大和, 戸部義人
  • Organizer: 第3回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Mechanistic study on Deslipping Reactions of Diastereomeric Rotaxanes Having Chiral Centers on Both Ring and Dumbbell Components (2008)
  • Author(s): Hirose Keiji, Yamato Nakamura, Yoshito Tobe
  • Organizer: 17th International Conference on Organic Syntesis
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] Molecular Machines with Reversible Brake Function for Threading, Shuttling, and Rocking Motions (2008)
  • Author(s): Keiji Hirose, Kazuaki Ishibashi, Yoshinobu Shiba, Yoshi to Tobe
  • Organizer: Yamada Conference 2008
  • Place of Presentation: Awaji, Japan
• [Presentation] ロタキサンのデスリッピングに及ぼす軸成分と輪成分間の水素結合の効果 (2008)
  • Author(s): 廣瀬敬治, 生田和博, 高野宏和, 中村大和, 戸部義人
  • Organizer: 第19回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] 異なる置換基をもつ輪成分から構成されるロタキサンのデスリッピング反応に及ぼす顕著な電子的効果 (2008)
  • Author(s): 廣瀬敬治, 生田和博, 高野宏和, 中村大和, 戸部義人
  • Organizer: 第二回有機π電子系シンポジウム
  • Place of Presentation: 広島
• [Presentation] Kinetic Study on New Rotaxane Synthesis via Aminolysis of Prerotaxanes Consisting of a Ring Component and a Stopper Unit (2007)
  • Author(s): Keiji Hirose, Yamato Nakamura, Keiji Nishihara, Naoki Harada, Daisuke Masuda, Masami Araki
  • Organizer: 12th International Symposium on Novel Aromatic Compounds(ISNA-12)
  • Place of Presentation: Awaji, Japan
• [Presentation] A Study of Electronic and Steric Effect of Rotaxanes on Their Deslipping Reactions (2007)
  • Author(s): Keiji Hirose, Yamato Nakamura, Hirokazu Takano, and Yoshito Tobe
  • Organizer: 12th International Symposium on Novel Aromatic Compounds(ISNA-12)
  • Place of Presentation: Awaji, Japan
• [Presentation] Substituent and Steric Effects on Deslipping Reactions of Rotaxanes (2007)
  • Author(s): 廣瀬敬治, 中村大和, 高野宏和, 戸部義人
  • Organizer: 第2回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] Studies on Electronic, Steric, and Solvent Effects on Deslipping Reactions of Rotaxanes (2007)
  • Author(s): Yamato Nakamura, Hirokazu Takano, Keiji Hirose, and Yoshito Tobe
  • Organizer: Symposium on Green Sustainable Biological and Chemical Processes
  • Place of Presentation: Osaka, Japan