Creation of Multifunctional Molecular Assembly from Macrocyclic Conjugated Systems

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K05839
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 伊與田 正彦 首都大学東京, 理工学研究科, 客員教授 (50115995)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大谷 裕之 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (30213763)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 超分子化学 / 超分子機能材料 / ナノ集積体 / モルフォロジー

Outline of Annual Research Achievements

近年、活発な研究が展開されているナノ構造体の研究を、巨大有機環状共役系が作る超分子集積体を用いて行うことが本研究の目的である。具体的には、種々の巨大環状共役系を合成して、巨大環状分子が作り出す超分子集積体のモルフォロジーをコントロールすることにより、熱・光・有機溶媒蒸気に応答するナノ集積体を創製して、分子レベルでのスイッチ・デバイス機能を発現させることを目的とした。また、新規に巨大環状共役系からフラーレンを内包した各種の包接錯体を合成して動的機能を発現させると共に、包接錯体から超分子集積体を構築し、種々のモルフォロジー変化をコントロールすることにより伝導性・磁性・光物性という多機能を持つナノ構造体を創製することを目指した。平成29年度は (1) 巨大環状分子が作り出す超分子集積体のモルフォロジーをコントロールして、溶媒蒸気・熱・光に応答する分子レベルのスイッチを構築し、さらに (2) 巨大環状共役系がフラーレンを内包した各種包接錯体を合成して、その動的機能の創製に取り組んだ。その結果、大環状オリゴチオフェン6量体を用いてベイポクロミズムを示すと同時に、可逆な形状変化を示す系を作り出すことができた。この研究は、分子レベルでのアクチュエータの作成に応用可能である。また、フラーレンを内包した包接錯体に関しては、超分子ポリマーの合成とゲル化を見出した。この研究は、光応答性ゲルに応用できるので、現在、検討している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成29年度において (1) 巨大環状分子が作り出す超分子集積体のモルフォロジーをコントロールして、溶媒蒸気・熱・光に応答する分子レベルのスイッチを構築し、さらに (2) 巨大環状共役系がフラーレンを内包した各種包接錯体を合成して、その動的機能の創製に取り組んだ。その結果、大環状オリゴチオフェン6量体を用いてベイポクロミズムを示すと同時に、可逆な形状変化を示す系を作り出すことができた。この研究は、分子レベルでのアクチュエータの作成に応用可能である。また、フラーレンを内包した包接錯体に関しては、超分子ポリマーの合成とゲル化を見出した。これらの結果から、おおむね順調に進んでいると判断した。

Strategy for Future Research Activity

申請者の研究は順調に進んでいるので、平成30年度は平成29年度の研究の継続とフラーレンを内包した包接錯体の光応答性について調べる予定である。

Causes of Carryover

本申請研究は、平成30年度ー平成31年度においても行うので、次年度以降で使用する金額を繰り越した。

Research Products

• [Journal Article] A Saturn-like complex composed of macrocyclic oligothiophene and [60]fullerene: structure, stability, and photophysical properties in solution and the solid state (2018)
  • Author(s): H. Shimizu, K. H. Park, H. Otani, S. Aoyagi, T. Nishinaga, Y. Aso, D. Kim, M. Iyoda
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 24 Pages: 3793-3801
  • DOI: 10.1002/chem.201705565
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 10-Mesityl-1,8-diphenylanthracene Dimer. Synthesis, Structure, and Properties (2018)
  • Author(s): A. Shirai, H. Sano, Y. Nakamura, M. Takashika, H. Otani, M. Hasegawa, S. Kato, M. Iyoda
  • Journal Title: J. Org. Chem. Volume: 83 Pages: 3857-3863
  • DOI: 10.1021/acs.joc.8b00200
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Cyclic Oligomers of 4,4”-Diethynyl-4’,5’-dioctyl-o-terphenyl Using Eglington Coupling Reaction: Formation of Large Cyclic Oligomers as Major Products under Standard Conditions (2017)
  • Author(s): I. Sako, N. Kishimoto, H. Otani, T. Nishiuchi, H Shimizu, M. Iyoda
  • Journal Title: Bull. Chem. Soc. Jpn. Volume: 90 Pages: 1244-1250
  • DOI: 10.1246/bcsj.2017079
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pentadecaphenylenes: synthesis, self-assembly and complexation with fullerene C60 (2017)
  • Author(s): M. J. Rahman, H. Shimizu, M. Hasegawa, M. Iyoda
  • Journal Title: Org. Chem. Frontiers Volume: 4 Pages: 882-890
  • DOI: 10.1039/C7QO00258K
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Templated bilayer self-assembly of fully conjugated pi-expanded macrocyclic oligothiophenes complexed with fullerenes (2017)
  • Author(s): J. D. Cojal González, M. Iyoda, J. P. Rabe
  • Journal Title: Nature Commun. Volume: 8 Pages: 14717
  • DOI: 10.1038/ncomms14717
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 大環状オリゴチオフェン６量体の固体構造、ベイポクロミズム、および可逆な形状変化 (2017)
  • Author(s): 高鹿聖崇、苅谷和佳奈、清水秀幸、長谷川真士、青柳忍、大谷裕之、伊與田正彦
  • Organizer: 第４４回有機典型元素化学討論会
• [Presentation] フェニル置換大環状オリゴチオフェン６量体の示す特異なモルフォロジーと機能 (2017)
  • Author(s): 高鹿聖崇、苅谷和佳奈、大谷裕之、長谷川真士、伊與田正彦
  • Organizer: 第２８回基礎有機化学討論会