プロペラ型分子を用いた多環π共役面で囲まれた空間の創出
| Project/Area Number |
21K14611
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
加藤 研一 京都大学, 工学研究科, 助教 (10879406)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | プロペラン / 空間 / 立体骨格 / 吸着特性 / ねじれ / 非晶質 / 不斉 / 配座異性体 / 周辺修飾法 / 多孔性 / 小分子認識 / 光学活性 / 分子認識 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、剛直な立体構造を持つ縮環プロペラン類に着目し、分岐部分を含むπ共役面が有効に接した空間による分子認識とπ共役電子物性との組み合わせによる機能の拡充に取り組む。具体的には、縮環プロペランのナフタレン環への修飾反応を活用することで、1) 多孔性構造体と環状多量体を合成し、π共役面に接した空間による分子吸着特性を評価する。2) π共役骨格の電子密度を大きく上下させ、π共役面が関与する分子吸着特性への影響を調査する。3) 非対称修飾によって光学活性な分子・環状多量体へと変換し、キラル空間に基づく光学特性や分子認識能の付与を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、通常の平面π共役分子とは異なり立体構造を有するπ縮環プロペラン骨格に着目し、π共役系の立体性や骨格周囲に生じる空間の活用に取り組んでいる。
これまでに合成した網状高分子の小分子吸着特性は理論的な最大容量を下回っていた。その理由の１つとして、設計した空孔が大きく反応剤の取り込みや相互侵入が頻繁に起こることが考えられたため、連結部分を1,3,5-三置換ベンゼンに置き換えた高分子固体を合成して吸着特性を調査した。結果的に根本的な問題解決には至らなかったものの、結合様式の違いに基づく吸着質選択性について新たな知見を積み重ねることができた。
π縮環プロペランのねじれに関する系統的な調査の結果、すべてがビフェニル部位である[4.4.4]プロペランでは約150°Cで一晩加熱してもねじれ反転を起こさないことが実験的に確かめられた。[4.4.3]体、[4.3.3]体についてもCD、NMR測定によって反転が理論値におおよそ一致した速度で起こることが分かった。また、ねじれ角を変化させたときのエネルギーをプロットすることで、ねじれのない構造が最安定の[3.3.3]体もトリプチセンに比較して顕著にねじれを許容する性質があると示唆された。
フルオランテンへπ拡張した[3.3.3]プロペランについて、周囲のアルコキシ鎖長を変更しながら結晶粉末と非晶質フィルムのどちらになるかを調査した。いずれも融点またはガラス転移点は室温よりやや高い温度となったが、特に紫外可視吸収スペクトルにおける吸収末端の変化から、炭素数5以降でフルオランテン同士にπ/π積層相互作用のほぼない均一な集合状態に至ることが示された。このときの中心骨格に対する周辺回転可能部位の比率は、類似分子に比較して非常に低く、この骨格が非晶性の材料創出に有用であることが分かった。
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Report
(3 results)
Research Products
(52 results)
