| Project/Area Number |
22K05071
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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 University of Science |
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Principal Investigator |
斎藤 慎一 (齋藤 慎一) 東京理科大学, 理学部第一部化学科, 教授 (80283076)
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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 | インターロック化合物 / ロタキサン / 回転運動 / 動的挙動 / 分子運動 / 回転 / 分子ブレーキ |
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| Outline of Research at the Start |
ロタキサンとは環状の分子が軸状の分子を貫通した構造を有する、インターロック化合物の１種である。ロタキサンの分子運動を制御できれば新たな分子マシンの創製が可能となる。本研究ではロタキサンにブレーキ機能を導入することにより、その分子運動を自在に制御することを目指している。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ロタキサンは分子マシンの構成要素の一つであり、ダンベル状の構造（軸構造）と環構造から構成されている。これら２つの構成成分は共有結合で結びついていないため、ロタキサンは軸構造に沿った環構造の運動（シャトリング）、あるいは環構造の回転といった特徴的な動的挙動を示す。本研究では本研究では応募者らが独自に開発した合成法を活用して、環構造の回転運動を自在に制御可能な新規ロタキサン分子を創製することを目的として研究を行った。
回転運動を制御するためには環構造と垂直かつ剛直な置換基を導入する必要がある。そこで環構造にスピロ構造を導入した大環状フェナントロリン誘導体-銅錯体を合成し、かさ高い置換基を有するアルキンを用いるグレーザーカップリングを試みた結果、環構造にスピロ構造が導入され、軸構造に１，３－ジイン部位を有するロタキサンが合成した。また、ダンベル構造についても改変し、回転運動の制御が容易となるように大きな置換基を開発、導入した。しかし、このロタキサンの環構造は１，３－ジイン部位と相互作用していることが示唆されたため、環構造の回転を誘起することが困難である可能性がある。そこで１，３－ジイン部位を有さないロタキサンの合成を試みたところオリゴアレーン構造を有するロタキサンが合成可能であることを見いだした。このロタキサンにおいては環構造と軸構造の相互作用が小さく、回転運動の制御により適している可能性がある。今後これらの知見を踏まえ、環構造の回転を誘起しうるロタキサンの合成を目指したい。
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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
ロタキサンの回転運動を誘起するにあたり問題となる要素が明らかとなってきたことから研究は概ね順調に進展していると判断した。今後はロタキサン構造の改変を進め目的とする、回転運動を自在に制御可能な新規ロタキサン分子の創製をすすめてゆく。
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| Strategy for Future Research Activity |
軸構造に１，３－ジイン部位、あるいはオリゴアレーン構造を有するロタキサンを合成し、その回転運動の制御を目指す。また、ダンベル状の構造についても改善し、回転運動を観測しやすくすることを目指したい。
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