Development of novel open-chain hosts with the intention of separating a difficult-to-separate mixture by inclusion in their molecular crystals

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05415
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Hattori Tetsutaro 東北大学, 工学研究科, 教授 (70241536)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 人工ホスト分子 / 多孔性分子結晶 / 包接 / 異性体の分離 / 光学分割

Outline of Final Research Achievements

From the viewpoint of reducing environmental load and economic efficiency, the development of a simple and precise method for separating a mixture that cannot be separated by crystallization and/or distillation is eagerly desired. We previously found that crystals of p-tert-butylcalix[4]arene with a bowl-shaped structure, upon being immersed in a difficult-to-separate mixture, selectively absorb a particular compound, thereby achieving separation. In this study, we have designed and synthesized novel open-chain molecules for this separation method and shown that they can be used for the separation of amines, alcohols, and carboxylic acids.

Free Research Field

有機合成化学，ホストーゲスト化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでのお椀型分子は，お椀の窪みに分離対象の分子を取り込むため，お椀の大きさで分離できる分子が限定されていた。鎖状の分子とすることで，お椀型分子の性質を維持したまま，分離できる分子の種類を増やすことができた。この分離法は，他の方法では分離の難しい混合物に適用できるため，汎用性を高めることが強く望まれる。新しい分離法として確立できれば，バイオマスから有用物質を選択的に捕集する（未利用資源の有効利用），封止された電子デバイス中で分解物を捕捉する（デバイスの劣化防止・長寿命化），医薬品の合成過程でごく微量の不純物を除去する（品質向上）など，様々な応用が期待できる。