| Project/Area Number |
22K05062
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小野 公輔 東京工業大学, 理学院, 准教授 (30579313)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | ボロキシン / 動的変換 / ボロキシンテンプレート法 / 分子内ボロキシン形成反応 / 大環状化合物 / 構造変換 |
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| Outline of Research at the Start |
ボロキシンは、高い熱安定性とルイス酸性を示すことから、材料の分子モチーフとして魅力的である。一方でボロキシンは、容易に加水分解を受けボロン酸となることが知られており、材料の化学不安定性の原因となっている。そこで、「ボロキシンの加水分解（弱み）を構造変換（強み）につなげる技術」の開発を目指す。まず、リング構造にボロキシンを組み込んだB3可変ユニットを提案する。これは、縮環構造のボロキシンが加水分解を受けると大環状構造のトリボロン酸へと変化する。このユニットどうしを連結し、高分子化することにより、水環境に応答する「ボロキシン含有動的機能材料」の創製を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ボロキシンは、高い熱安定性とルイス酸性を示すことから、材料の分子モチーフとして魅力的である。一方で既存のボロキシン材料は全て分子間ボロキシン形成反応を利用したものであり、ひとたび材料中のボロキシンが加水分解を受けると、機能を持たない原料のボロン酸へと分解されることから、ボロキシン材料は化学安定性に問題を抱えていると言える。本研究では、その問題を解決すべく「ボロキシンの加水分解を構造変換につなげる技術」の開発に取り組み、さらにはそれを利用したボロキシン材料の創製を目指している。実際昨年度までに、リング構造に組み込まれたボロキシンの合成とその平衡挙動調査を調査することで、大環状構造と三環性構造を脱水/加水もしくは昇温/降温といった温和な外部刺激で行き来できる動的構造変換ユニットの開発に成功している。これは分子内ボロキシン形成を利用した初めての構造変換の例であり、分子内ボロキシン形成と分子間ボロキシン形成の明確な違いを示すとともに、重要な基礎的データを明らかにでき、Chem. Eur. J誌に結果を報告するとともに、Hot paperやInside coverに選ばれた。本年度は、このユニットをリンカーで連結することで新たなボロキシン材料へ展開するための基質ボロン酸の合成を検討した。出発原料や反応経路をいくつか検討することで、反応性の置換基であるホルミル基を有する基質ボロン酸の合成に成功した。さらに我々が開発した「ボロキシンテンプレート法」をホルミル基含有ボロン酸を適用することで、ホルミル基含有大環状トリボロン酸エステルを得ることができ、新規材料の創製に向けた重要な知見を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度、大環状構造と三環性構造を脱水/加水もしくは昇温/降温といった温和な外部刺激で行き来できる動的構造変換ユニットを開発した。このユニットをリンカーで連結した新規ボロキシン材料の創製を目指す。その目的達成のため、本年度は、まず頂点に修飾できる官能基を有する基質ボロン酸の合成を検討した。修飾可能な官能基としては、ベンジルアルコールやホルミル基などを検討した。その結果、いくつかのルートを検討し、両官能基を有する基質ボロン酸のそれぞれの合成ルートを確立することができた。続いて、両基質を我々が開発した「ボロキシンテンプレート法」に適用することで目的の３つの頂点部位に反応性置換基を有する大環状トリボロン酸エステルを構築することができた。このことから順調に研究を遂行できているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、３つの頂点に反応性の置換基を有する大環状トリボロン酸エステルを構築することができた。今後は、これらユニットの大量合成とアルケン部の還元ならびにボロン酸の保護基のピナコールを外し構造変換ユニットへと導く。さらにユニット間をリンカーで連結し、新規ボロキシン材料へと導く。
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