カゴ化合物による感応性化学種の保護効果

• Project Area: Stimuli-responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules
• Project/Area Number: 15H00955
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 瀬高 渉 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 准教授 (60321775)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2015: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 分子機械 / 有機典型元素化合物 / 分子ジャイロコマ / Ｘ線結晶構造解析 / 有機結晶物性 / 分子性固体 / 結晶工学 / 複合材料・物性 / 分子モーター / 機能性分子 / 有機典型元素 / 動的分子 / 構造有機化学 / 双極子配向制御 / 有機結晶 / 複屈折

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、光応答性や電場応答性を有するπ電子系分子部分構造を大規模カゴ型分子骨格の内部に架橋した“分子ジャイロコマ”を設計・合成し、感応性π電子系のカゴ骨格による立体保護効果を明らかにしてきた。
昨年度は、光応答性を有するナフタレンやピレンを架橋した分子ジャイロコマにより、カゴで保護された特異な光物性を明らかにした。
今年度は、極性を有するチオフェンやセレノフェンを架橋した分子ジャイロコマにより、カゴで保護された結晶内部の双極子ローターの回転や配向について検討した。その結果、結晶内部において温度に依存した双極子ローターの配向秩序の温度変化を明らかにした。さらにこのような結晶内部の構造変化が、結晶複屈折に影響することを解明した（論文：Cryst. Growth Des., 16, 4392-4401 (2016) ）.このほか関連化合物の分子構造を機能性を報告した（論文：New. J. Chem., 40, 8593-8599 (2016). ）。
さらに、電場応答性を有する誘導体の合成と誘電応答観察にも成功した（投稿準備中）。
このように、感応性π電子系をカゴ型分子骨格で立体保護することにより、保護されていない分子系では観察されない特異な性質が発現することを明らかにした。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Facile Synthesis of a 2,5-Bis(silyl)selenophene-1,1-dioxide and its Photophysical Properties (2016)
  • Author(s): T. Masuda, Y. Inagaki, H. Momma, E. Kwon, W. Setaka
  • Journal Title: New. J. Chem. Volume: 40 Issue: 10 Pages: 8593-8599
  • DOI: 10.1039/c6nj01886f
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Molecular Gyrotops with a Five-Membered Heteroaromatic Ring: Synthesis, Temperature-Dependent Orientation of Dipolar Rotors inside the Crystal, and its Birefringence Change (2016)
  • Author(s): T. Masuda, J. Arase, Y. Inagaki, M. Kawahata, K. Yamaguchi, T. Ohhara, A. Nakao, H. Momma, E. Kwon, W. Setaka
  • Journal Title: Cryst. Growth Des. Volume: 16 Issue: 8 Pages: 4392-4401
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.6b00508
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 1,4-Naphthalenediyl-Bridged Molecular Gyrotops: Rotation of the Rotor and Fluorescense in Solution (2015)
  • Author(s): Y. Nishiyama, Y. Inagaki, K. Yamaguchi, W. Setaka
  • Journal Title: J. Org. Chem. Volume: 80 Issue: 20 Pages: 9959-9966
  • DOI: 10.1021/acs.joc.5b01489
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pyrene-bridged Macrocage Showing No Excimer Fluorescence (2015)
  • Author(s): H. Shionari, Y. Inagaki, K. Yamaguchi, W. Setaka
  • Journal Title: Org. Biomol. Chem. Volume: 13 Issue: 42 Pages: 10511-10516
  • DOI: 10.1039/c5ob01644d
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 結晶性分子ジャイロスコープの構造と回転動力学の密度汎関数強束縛法によるシミュレーション (2015)
  • Author(s): 菅野 学, 小林倫仁, Wilfredo Credo Chung, 山崎 馨, 瀬高 渉, 河野裕彦
  • Journal Title: SENAC Volume: 48 Pages: 1-9
  • NAID: 120006576583
• [Presentation] 反Mutterties則のゲルマニウム５配位化合物における分子内配位子置換反応 (2017)
  • Author(s): 岡村和馬・稲垣佑亮・瀬高渉
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] ジメチルフルオレン架橋カゴ型化合物の固体発光のカゴサイズ効果 (2017)
  • Author(s): 吉澤 怜奈・稲垣 佑亮・山口 健太郎・瀬高 渉
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] ルテノセン架橋カゴ型化合物の合成と酸化還元特性 (2017)
  • Author(s): 高島 英明・稲垣 佑亮・山口 健太郎・瀬高 渉
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] パラベンゾキノン架橋カゴ型化合物の合成と酸化還元特性 (2017)
  • Author(s): 佐藤 康平・稲垣 佑亮・山口 健太郎・瀬高 渉
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] チオフェンジオキシド架橋カゴ型化合物の合成と誘電特性 (2017)
  • Author(s): 鶴長 都・荒瀬 淳子・稲垣 佑亮・山口 健太郎・瀬高 渉
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] ゲルマニウムで架橋した分子ギアおよびその高配位化誘導体の合成と分子運動解析 (2016)
  • Author(s): 岡村和馬・稲垣佑亮・瀬高渉
  • Organizer: 第43回有機典型元素化学討論会
  • Place of Presentation: 仙台市民会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-12-08
• [Presentation] Phenylene-Bridged Macrocage Compounds as Molecular Gyrotops in Crystalline State (2016)
  • Author(s): Wataru Setaka
  • Organizer: The 2016 Asian Crystallographic Association Conference (AsCA)
  • Place of Presentation: Hanoi University of Science and Technology, Hanoi, Vietnam
  • Year and Date: 2016-12-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] チオフェンジオキシド架橋分子ジャイロコマの合成と結晶中における分子運動 (2016)
  • Author(s): 鶴長 都・荒瀬淳子・稲垣佑亮・山口健太郎・瀬高 渉
  • Organizer: 第6回CSJ化学フェスタ2016
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2016-11-14
• [Presentation] N-メチルカルバゾール架橋かご型化合物の合成と単結晶の蛍光異方性 (2016)
  • Author(s): 橋本 光・稲垣佑介・瀬高 渉
  • Organizer: 第6回CSJ化学フェスタ2016
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2016-11-14
• [Presentation] フェロセン架橋カゴ型化合物の酸化還元特性に及ぼすカゴサイズ効果 (2016)
  • Author(s): 高島英明・稲垣佑亮・瀬高 渉
  • Organizer: 第6回CSJ化学フェスタ2016
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2016-11-14
• [Presentation] フェロセン架橋かご型化合物の合成および酸化還元特性 (2016)
  • Author(s): 高島 英明・稲垣 佑亮・瀬高 渉
  • Organizer: 第27回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場（広島県広島市）
  • Year and Date: 2016-09-01
• [Presentation] p-Benzoquinone-Bridged Macrocages as Potential Electron Carriers (2016)
  • Author(s): Kohei Sato, Yusuke Inagaki, Watasu Setaka
  • Organizer: The 1st International Symposium on Hydrogen Energy-based Society
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都八王子市）
  • Year and Date: 2016-08-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis and Structure of a Selenophene-bridged Macrocage as a Molecular Gyrotop (2016)
  • Author(s): Wataru Setaka
  • Organizer: The 13th International Conference on the Chemistry of Selenium and Tellurium (ICCST-13)
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場（岐阜県岐阜市）
  • Year and Date: 2016-05-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ナフタレン架橋カゴ型化合物におけるナフタレン環の分子運動と蛍光消光 (2016)
  • Author(s): 瀬高 渉
  • Organizer: 新学術領域研究「感応性化学種」第６回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 広島大学東広島キャンパス(広島県東広島市)
  • Year and Date: 2016-05-20
• [Presentation] 9,9-ジメチルフルオレンを回転子とする分子ジャイロコマの合成及び蛍光特性 (2016)
  • Author(s): 吉澤 怜奈・稲垣 佑亮・瀬高 渉
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大、京田辺
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] フェロセン架橋カゴ型化合物の合成と酸化還元電位 (2016)
  • Author(s): 高島 英明・稲垣 佑亮・瀬高 渉
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大、京田辺
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] チオフェン架橋分子ジャイロコマの合成と結晶中の分子運動 (2016)
  • Author(s): 鶴長 都・稲垣 佑亮・山口 健太郎・瀬高 渉
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大、京田辺
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] N-メチルカルバゾール架橋分子ジャイロコマの合成と蛍光特性 (2016)
  • Author(s): 橋本 光・稲垣 佑亮・瀬高 渉
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大、京田辺
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] A Molecular Gyrotop with Germanium Junctions: Temperature-Dependent Optical Anisotropy of a Crystal (2016)
  • Author(s): Yusuke Inagaki, Kentaro Yamaguchi, Wataru Setaka
  • Organizer: The 3rd International Symposium for Young Chemists on Stimuli-Responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules
  • Place of Presentation: Nagoya University （名古屋）
  • Year and Date: 2016-03-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Phenylene-bridged Macrocages as Crystalline Molecular Gyrotops (2016)
  • Author(s): Wataru SETAKA
  • Organizer: The 2nd International Forum on Applied Chemistry
  • Place of Presentation: Tokyo Metropolitan University、Ｔｏｋｙｏ
  • Year and Date: 2016-03-07
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Crystalline Molecular Gyrotops having a Five-Membered Hetero Aromatic Ring Rotor (2015)
  • Author(s): Wataru SETAKA
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Hilton Hawaiian Village (Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dynamics and optical properties of a selenophene-bridged molecular gyrotops in a crystalline state (2015)
  • Author(s): Toshiyuki MASUDA, Yusuke INAGAKI, Kentaro YAMAGUCHI and Wataru SETAKA
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center (Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis and birefringence of a molecular gyrotop with a 4,4'-biphenylene rotor (2015)
  • Author(s): Atsushi FUJIWARA, Yusuke INAGAKI, Kentaro YAMAGUCHI and Wataru SETAKA
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center (Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular gyrotop with germanium junctions: Dynamics of a phenylene rotor in a crystalline state (2015)
  • Author(s): Yusuke INAGAKI, Kentaro YAMAGUCHI, and Wataru SETAKA
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center (Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis of 1,4-naphthalenediyl-bridged molecular gyrotops and cage-size effects on dynamics in solution (2015)
  • Author(s): Yohei NISHIYAMA, Akiko KOYAMA, Yusuke INAGAKI, Kentaro YAMAGUCHI and Wataru SETAKA
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center (Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis of a Novel Molecular Gear having a Germanium Junction and Its Gear Slippage (2015)
  • Author(s): Kazuma OKAMURA, Yusuke INAGAKI, Kentaro YAMAGUCHI and Wataru SETAKA
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center (Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis and photophysical properties of a pyrene-bridged molecular gyrotop (2015)
  • Author(s): Hirokuni SHIONARI, Yusuke INAGAKI, Kentaro YAMAGUCHI and Wataru SETAKA
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center (Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Oriented alignment and dichroism of a p-benzoquinone according to macrocage structure in crystal (2015)
  • Author(s): Kohei SATO, Yusuke INAGAKI, Kentaro YAMAGUCHI and Wataru SETAKA
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center (Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] シリル置換セレノフェンの酸化反応における置換基の立体効果 (2015)
  • Author(s): 増田敏幸・稲垣佑亮・瀬高渉
  • Organizer: 第42回有機典型元素化学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-12-03
• [Presentation] ピレン架橋分子ジャイロコマの合成及び溶液中における立体保護効果 (2015)
  • Author(s): 塩成博国・稲垣佑亮・山口健太郎・瀬高渉
  • Organizer: 第26回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 愛媛大学・松山大学（愛媛県松山市）
  • Year and Date: 2015-09-24
• [Presentation] ナフタレン架橋分子ジャイロコマの蛍光消光に対するかご効果 (2015)
  • Author(s): 西山洋平・小山亜希子・稲垣佑亮・山口健太郎・瀬高渉
  • Organizer: 第26回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 愛媛大学・松山大学（愛媛県松山市）
  • Year and Date: 2015-09-24
• [Presentation] ビフェニレン架橋分子ジャイロコマの合成と結晶中での動的性質 (2015)
  • Author(s): 藤原惇志・稲垣佑亮・山口健太郎・瀬高渉
  • Organizer: 第26回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 愛媛大学・松山大学（愛媛県松山市）
  • Year and Date: 2015-09-24
• [Presentation] Order-Disorder Transitions of a Thiophene Rotor in a Crystalline Molecular Gyrotops (2015)
  • Author(s): Wataru Setaka, Toshiyuki Masuda, Junko Arase, Yusuke Inagaki, and Kentaro Yamaguchi
  • Organizer: 16th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA-16)
  • Place of Presentation: Hilton Hawaiian Village (Honolulu, USA)
  • Year and Date: 2015-07-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 28.カゴ化合物による感応性化学種の保護効果：ピレン架橋カゴ型化合物の蛍光特性 (2015)
  • Author(s): 瀬高 渉
  • Organizer: 新学術領域研究「感応性化学種」第４回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学宇治キャンパス(京都府宇治市)
  • Year and Date: 2015-05-22
• [Remarks] 首都大学東京 大学院都市環境科学研究科分子応用化学域 瀬高研究室
  • URL: http://wwwchem.apchem.ues.tmu.ac.jp/~setaka/
• [Remarks] 首都大学東京 大学院都市環境科学研究科 分子応用化学域 瀬高研究室
  • URL: http://wwwchem.apchem.ues.tmu.ac.jp/~setaka/