2009 Fiscal Year Annual Research Report
相補的塩橋形成を利用したトポロジカル超分子の創製と応用
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20559001
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
古荘 義雄 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 准教授 (00281270)
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| Keywords | 相補性 / 塩橋 / トポロジカル構造 / ロタキサン / スイッチ / 二重らせん / テンプレート合成 |
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| Research Abstract |
本研究では、相補的な塩橋形成を利用してらせんやインターロック構造などのトポロジーを制御することにより、二重ラセンやロタキサン、カテナンおよびノットなどの新しいトポロジカル超分子の構築法を開拓し、トポロジーに由来する新規物性・機能の探求を目指している。
平成20年度に引き続き、アミジンとカルボン酸からなる相補的な塩橋ユニットを用いた二重らせん高分子・超分子の合成研究を推進した。まず、アミジンとカルボン酸の構造を少し変化させると、らせんの反転運動が起こりやすくなることを見いだした。これは、分子鎖の構造を変化させることにより、らせんの運動性を変化させることが出来ることを意味するものである。また、相補的な分子鎖(テンプレート)の存在下で分子鎖を連結して二重らせん分子を合成したところ、テンプレートにより著しく反応が加速されることを見いだした。これは二重らせん構造が複製を行うのに優れた反応場を提供していることを示唆しており、今後、人工複製系への展開がおおいに期待される結果である。さらに、昨年度合成に成功した塩橋構造を持つ[2]カテナンについて、設計の一般性について検討したところ、設計性には大きな自由度があり、種々の構造を持つカテナンが合成可能であることを示すことが出来た。これらの[2]カテナンは2つのマクロサイクル成分が塩橋を介して連結されているが、酸と塩基を交互に加えることにより、二つのマクロサイクル成分の相対運動性が制御できることが明らかになった。また、[2]カテナンにZn^<2+>イオンを加えると、塩橋が切断されるだけでなく、蛍光強度が増大し、かつ長波長シフトすることを見いだした。ここにクリプタンドを加えると塩橋は回復し、蛍光は元に戻る。マクロサイクル成分単体ではこのようなスイッチ機能は発現しないことから、[2]カテナンのトポロジカルな構造に特異的な現象であると考えられる。
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