| Project/Area Number |
20K21214
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | ポリケトン / 大環状化合物 / 歪み化合物 / 張力 / ポルフィリン / 歪みエネルギー / カリックスアレーン / 分子ひも / 化学反応 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、化学反応によって長さが短縮できる分子ひもを使って化学反応から張力を生み出す分子を作り出す。原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）やプローブ色素分子を用いて張力を測定し、さらに、新しい化学反応における結合の切断や組み替えに用いる。
分子ひもには、3,3-ジアルキルペンタン-2,4-ジオンの重合によって得られるポリケトンを用い、この化合物が分子内の縮合反応によってフランやピロール環を生成する際に鎖長が短縮されることを張力発生のしくみとする。張力の測定には、張力歪みによって色が変化する有機色素やＡＦＭによる直接測定を用いる。さらに安定な化学結合に張力をかけることで、結合の切断反応などを行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
Macrocyclic polyketone compounds composed of an acetylacetone derivative have been developed to generate strained (tense) macrocyclic porphyrinoids, calix[3]pyrrole and its derivatives. Because calix[3]pyrroles are highly strained due to small ring size and steric repulsion of inner NH protons, these compounds underwent strain-induced ring-expansion reaction to quantitatively give calix[6]pyrrole analogues under acidic conditions. Furthermore, incorporation of different heteroaromatic rings in the calix[3]pyrrole system enabled synthetic access to larger calix[n]pyrrole analogues using the strain-induced ring-expansion reaction.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
分子ひもの張力が引き出す新しい化学反応として、ポリケトン分子ひもから合成されたCalix[3]pyrroleおよびその類縁体の歪み誘起環拡大反応を発見するに至った。この反応によって得られる高次Calix[n]pyrrole化合物は、アニオンの捕捉を通してイオン交換樹脂やセンサーなど様々な応用用途が知られている有益な大環状化合物である。本研究における張力を発現する分子ひもから得られた発見は、そのようなアニオン捕捉分子を高選択的かる効率的に合成する手法の確立に繋がったと考えられる。
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