2021 Fiscal Year Research-status Report
有機フラビン環の配列制御を基盤とする機能性超分子集合体の創製
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19K05617
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
飯田 拡基 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 准教授 (30464150)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | フラビン / 超分子 / キラリティ / ゲル / 酸素酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
種々のキラルやアキラル置換基を導入したメラミン誘導体とリボフラビン誘導体を合成した。これらを有機溶媒中で混合すると、キラルな超分子会合体を形成しゲル化することを見出した。得られたゲルを電子顕微鏡により直接観察した結果、らせん状にねじれたファイバーがからみ合って三次元のネットワーク状構造を形成したことが分かった。このとき形成された超分子会合体のキラル高次構造と発現するキラル光学特性は、メラミンやリボフラビンに導入した置換基の構造やキラリティにより大きく変化することが明らかとなった。この超分子構造の制御技術は、望みの特性・機能を発現するキラルソフトマテリアルの開発に大きく寄与することが期待できる。
また、有機分子触媒として働くフラビン化合物とヨウ素触媒を組み合わせた二成分触媒系の開発も行った。その結果、チオールの酸素酸化反応が効率良く進行することを見出した。また、アミジンとカルコンの酸素酸化的脱水素型クロスカップリング（CDC）により、対応するイミダゾールを効率良く合成できることも見出した。本手法により、従来報告例の少ない四置換イミダゾールをメタルフリー条件下で原子効率良く合成できる。分子状酸素のみによって駆動し排出される副生成物は無害な水のみとなる、低環境負荷型の有機合成手法である。さらに、電解条件下でフラビン化合物を触媒として用いると、高選択的なスルフィドの酸素酸化反応が進行することも見出した。これらの検討を通じて、リボフラビン誘導体の酸化還元機能や有機触媒機能について重要な知見が得られた。
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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
本年度は、種々の置換基を導入したリボフラビン誘導体とメラミン誘導体が会合し、それらが集合して形成する超分子集合体の特性や構造について詳細に検討した。その結果、様々なリボフラビン誘導体とメラミン誘導体がゲル化剤として働き超分子オルガノゲルが得られること、形成するキラル超分子構造やキラル光学特性が置換基の構造とキラリティによって自在に制御できることを見出した。また、リボフラビン誘導体が発現するレドックス触媒機能に注目して検討を行った結果、フラビン触媒と電解反応を組み合わせた酸素酸化反応系の開発に成功した。さらに、フラビン触媒とヨウ素触媒を組み合わせた二成分触媒がアミジンとカルコンの酸素酸化的CDCを進行させ、原子効率の高い四置換イミダゾールの合成に応用できることを見出した。当初計画していた通り順調に成果があがっており、次年度の展開を期待させる知見が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、リボフラビン誘導体やリボフラビンーメラミン誘導体が形成した超分子ゲルを用い、それらが不斉識別材料として応用できるかどうかについて詳細に検討を行う。また、フラビン触媒を鍵とする低環境負荷型の有機合成反応の開発を継続して遂行するとともに、超分子化にともない配列制御したフラビン触媒が発現する触媒機能について検討を行う。
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| Causes of Carryover |
コロナウィルス感染症の影響により、当初計画していた計画の一部について変更が生じ、次年度に実施することとした。このため、生じた未使用額は次年度の実験経費に充てる。
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