Proposal and development of novel mechanical bonds

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22183
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 33:Organic chemistry and related fields
• Research Institution: Institute for Molecular Science (2020); Nagoya University (2019)
• Principal Investigator: SEGAWA Yasutomo 分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 准教授 (60570794)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: 機械的結合 / カテナン / ノット / スピロシラン

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to develop a method for the synthesis of the new type of mechanical bonds. The main focus of our research is the creation of "mechanical bonds composed entirely of aromatic hydrocarbons," which has not been achieved in the past due to synthetic limitations. We developed a new method for the synthesis of mechanical bonds, and conducted research on the synthesis and properties of new catenanes using this method. We have succeeded in synthesizing catenanes and knot molecules composed entirely of benzene rings, using the development of a silicon-based template method.

Free Research Field

構造有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、複雑な幾何学構造をもつ芳香族化合物の合成に向けた大きな一歩となる。結び目や絡み目といった幾何学構造を炭素骨格のみで作ることが可能になったことで、芳香族化合物の構造多様性をさらに広げることができる。また、機械的結合は分子機械に欠かせない部分構造であることから、分子機械の設計自由度を大きく上げることにつながる。カテナンの2つの環の間でのエネルギー移動過程やノットの溶液状態における動的挙動や円二色性を実験的に明らかにしたことで、複雑な幾何学構造がもたらす構造的・電子的性質について新たな知見を得た。