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面性不斉を有する環状ホスト分子による集合体構築とその機能開拓

Research Project

Project/Area Number 22KJ1898
Project/Area Number (Other) 22J15357 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section国内
Review Section Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

和田 圭介  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsピラーアレーン / 面性不斉 / 動的不斉 / ホストーゲスト錯体 / 電荷移動錯体 / ピラー[5]アレーン / 結晶化 / エキサイプレックス / 分子認識
Outline of Research at the Start

本研究では、環状分子ピラー[5]アレーンの特性である面性不斉及び、機能化のしやすさに着目し、分子が作るナノ空間の活用に取り組んでいる。本期間中では特に面性不斉の集合体構築を如何に機能性の材料に応用できるかの研究に展開していきたい。面性不斉を片方に偏らせたピラー[5]アレーン結晶を用いた、キラルゲスト分子の認識とキラル分割を試みる。ピラー[5]アレーン結晶はゲスト分子の取り込みと同時に結晶構造を変化させるので、結晶全体の安定性でキラルゲストのS体R体での取り込みやすさが異なると予想される。この系は一般的な1対1の相互作用と区別され、結晶の系全体で議論が可能である。

Outline of Annual Research Achievements

環状分子ピラー[5]アレーンの特性である面性不斉及び、機能化のしやすさに着目し、分子が作るナノ空間の活用に取り組んだ。前者に関して、ピラー[5]アレーンの動的な面性不斉は側鎖に不斉炭素を導入することでジアステレオマーの関係を形成させた。得られたジアステレオマーのピラー[5]アレーンはゲスト溶媒分子により片方の面性不斉の誘起が可能であった。ゲスト溶媒で片方の面性不斉を誘起した後、嵩高い置換基を導入することで動的な面性不斉を静的な面性不斉に変換する事が可能であり、動的な面性不斉の制御後の不斉情報の保存が可能になった。さらに、結晶化のプロセスを用いることで偏りをほぼ100%近い状態で固定する事にも成功した。このような、動的な不斉制御だけでなく、ピラー[6]アレーンの面性不斉の固定にも成功した。ピラー[5]アレーンよりも大きいピラー[6]アレーンの内部空間への応用を切り開く研究となった。
また、ピラー[5]アレーンの機能化に注目し共役系分子の導入による発光材料の開拓も行った。ピラーアレーンの1ユニットにカップリング反応を施すことで、共役系ユニットを含むピラー[5]アレーンを合成した。蛍光スペクトル中に二つのピークを有するDual Emissionを示す事が明らかとなった。DFT計算や実験データによって、Dual Emissionは励起状態での構造緩和によって引き起こされるものだと推定された。構造緩和は共役系部位の自己包接挙動であるため、ゲスト分子的かによるDual Emissionの制御も可能であった。他にも、リン光分子をピラー[5]アレーン内部に閉じ込めることでりん光発光をマスクすることにも成功した。この包接錯体にヘキサン蒸気を暴露することで、ゲスト交換が起こり閉じ込められたりん光分子が押し出される挙動を確認した。結果的に、りん光発光がターンオンする様子が観測された。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 12 results,  Open Access: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Stable planar chirality of arylated pillar[6]arene and its thermal response2024

    • Author(s)
      Wada Keisuke、Ohtani Shunsuke、Kato Kenichi、Ogoshi Tomoki
    • Journal Title

      Tetrahedron Letters

      Volume: 135 Pages: 154891-154891

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2023.154891

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Functionalization of pillar[n]arenes towards optically responsive systems via host-guest interactions2024

    • Author(s)
      Keisuke Wada, Tomoki Ogoshi
    • Journal Title

      Materials Chemistry Frontiers

      Volume: 8 Issue: 5 Pages: 1212-1229

    • DOI

      10.1039/d3qm01176c

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Exciplex Formation by Complexation of an Electron-Accepting Guest in an Electron-Donating Pillar[5]arene Host Liquid2024

    • Author(s)
      Ogoshi Tomoki、Azuma Shogo、Wada Keisuke、Tamura Yuko、Kato Kenichi、Ohtani Shunsuke、Kakuta Takahiro、Yamagishi Tada-Aki
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 146 Issue: 14 Pages: 9828-9835

    • DOI

      10.1021/jacs.3c14582

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Self-Inclusion Complexation of Electron-Accepting Guest into Electron-Donating Cyclic Host by Photoexcitation2024

    • Author(s)
      Wada Keisuke、Nagata Yuuya、Cui Luxia、Ono Toshikazu、Akine Shigehisa、Ohtani Shunsuke、Kato Kenichi、Fa Shixin、Ogoshi Tomoki
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 63 Issue: 26 Pages: 15324-15330

    • DOI

      10.1002/anie.202404409

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Efficient synthesis and unit-selective π-extension of π-fused [4.3.3]propellane as a chiral building block2023

    • Author(s)
      Kato Kenichi、Tanaka Seigo、Seto Nobuyoshi、Wada Keisuke、Gon Masayuki、Fa Shixin、Ohtani Shunsuke、Tanaka Kazuo、Ogoshi Tomoki
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 59 Issue: 46 Pages: 7080-7083

    • DOI

      10.1039/d3cc01809a

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      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Diastereoselective Rotaxane Synthesis with Pillar[5]arenes via Co-crystallization and Solid-State Mechanochemical Processes2023

    • Author(s)
      Wada Keisuke、Yasuzawa Kiichi、Fa Shixin、Nagata Yuuya、Kato Kenichi、Ohtani Shunsuke、Ogoshi Tomoki
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 145 Issue: 28 Pages: 15324-15330

    • DOI

      10.1021/jacs.3c02919

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      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Size‐Selective Capture of Fluorocarbon Gases and Storage of Volatile Halogenated Organic Vapors with Low Boiling Points by Molecular‐Scale Cavities of Crystalline Pillar[<i>n</i>]quinones2023

    • Author(s)
      Ohtani Shunsuke、Onishi Katsuto、Wada Keisuke、Hirohata Tomoki、Inagi Shinsuke、Pirillo Jenny、Hijikata Yuh、Mizuno Motohiro、Kato Kenichi、Ogoshi Tomoki
    • Journal Title

      Advanced Functional Materials

      Volume: 34 Issue: 14 Pages: 2312304-2312304

    • DOI

      10.1002/adfm.202312304

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      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamic‐to‐Static Planar Chirality Conversion in Pillar[5]arenes Regulated by Guest Solvents or Amplified by Crystallization2023

    • Author(s)
      Wada Keisuke、Suzuki Misaki、Kakuta Takahiro、Yamagishi Tada‐aki、Ohtani Shunsuke、Fa Shixin、Kato Kenichi、Akine Shigehisa、Ogoshi Tomoki
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 62 Issue: 19

    • DOI

      10.1002/anie.202217971

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Adaptive Planar Chirality of Pillar[5]arenes Invertible by n-Alkane Lengths2023

    • Author(s)
      Adachi Keisuke、Fa Shixin、Wada Keisuke、Kato Kenichi、Ohtani Shunsuke、Nagata Yuuya、Akine Shigehisa、Ogoshi Tomoki
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: - Issue: 14 Pages: 8114-8121

    • DOI

      10.1021/jacs.3c01019

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Discrete chiral organic nanotubes by stacking pillar[5]arenes using covalent linkages2022

    • Author(s)
      Shi Tan-Hao、Fa Shixin、Nagata Yuuya、Wada Keisuke、Ohtani Shunsuke、Kato Kenichi、Ogoshi Tomoki
    • Journal Title

      Cell Reports Physical Science

      Volume: 3 Issue: 12 Pages: 101173-101173

    • DOI

      10.1016/j.xcrp.2022.101173

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Real-time chirality transfer monitoring from statistically random to discrete homochiral nanotubes2022

    • Author(s)
      Fa Shixin、Shi Tan-hao、Akama Suzu、Adachi Keisuke、Wada Keisuke、Tanaka Seigo、Oyama Naoki、Kato Kenichi、Ohtani Shunsuke、Nagata Yuuya、Akine Shigehisa、Ogoshi Tomoki
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 7378-7378

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34827-z

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] CPL on/off control of an assembled system by water soluble macrocyclic chiral sources with planar chirality2022

    • Author(s)
      Fa Shixin、Tomita Takuya、Wada Keisuke、Yasuhara Kazuma、Ohtani Shunsuke、Kato Kenichi、Gon Masayuki、Tanaka Kazuo、Kakuta Takahiro、Yamagishi Tada-aki、Ogoshi Tomoki
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: - Issue: 20 Pages: 5846-5853

    • DOI

      10.1039/d2sc00952h

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Host-guest crystals between liquid thienyl diketone and pillar[5]arene and their vapor-responsive turn-on phosphorescence2023

    • Author(s)
      Keisuke Wada, Yuya Oshima, Shunsuke Ohtani, Kenichi Kato, Yosuke Tani, Takashi Tachikawa, Tomoki Ogoshi.
    • Organizer
      The 13th SPSJ International Polymer Conference (IPC2023)
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 蒸気によりターンオン型のりん光応答を示すピラー[5]アレーン-液体チエニルジケトン包接結晶2023

    • Author(s)
      和田圭介, 大島祐也, 大谷俊介, 加藤研一, 谷洋介, 立川貴士, 生越友樹
    • Organizer
      日本化学会第103回春季年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ピラー[5]アレーン骨格を有するドナー・アクセプター型共役系分子のゲスト光学応答2022

    • Author(s)
      和田圭介, 加藤研一, 大谷 俊介, 生越 友樹
    • Organizer
      第19回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] りん光性液体とピラー[5]アレーンによる包接結晶形成および蒸気に応答した発光特性2022

    • Author(s)
      和田圭介, 大島祐也, 大谷俊介, 加藤研一, 谷洋介, 立川貴士, 生越友樹
    • Organizer
      第71回高分子討論会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ピラー[5]アレーン骨格をドナー性部位とするドナー・アクセプター型共役系分子の発光特性2022

    • Author(s)
      和田圭介, 加藤研一, 大谷 俊介, 生越 友樹
    • Organizer
      第56回有機反応若手の会
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      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2022-04-28   Modified: 2024-12-25  

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