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2021 Fiscal Year Research-status Report

分子長の伸縮によりゲストの保持・放出を制御できる動的カプセル分子の設計と合成

Research Project

Project/Area Number 20K21206
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

秋根 茂久  金沢大学, ナノ生命科学研究所, 教授 (30323265)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2023-03-31
Keywords分子カプセル / かご型分子 / 動的構造変換 / 包接化合物 / 応答性分子 / 分子認識 / 環状化合物 / 動的共有結合
Outline of Annual Research Achievements

かご型分子は、その内部空間をゲストの保存のための場として利用できる可能性があることから、近年注目され、盛んに研究が行われてきた。しかしながら、従来の多くのホストの場合、取り込んだゲストを完全に保持することはできなかった。これは、ゲストがホストの空孔に到達できるかどうかが、ゲストとかご型分子の開口部の大きさの相対的な大小関係によって決まっており、空孔内部に入り得るゲストは、空孔内部から出ていくことも同様に可能であるためである。したがって、物質を内部に保持するためには、取り込んだあとに空孔の開口部を狭くできるような設計が必要である。
本研究では、空孔開口部の大きさを自在に変化させるための方法として金属配位により駆動される構造変換を活用し、これによってゲストの取り込み、保持、放出を制御できるようなかご型ホスト分子の開発を目指す。
本年度は、かご型分子の構成要素となるカリックス[4]アレーン誘導体を合成した。このカリックス[4]アレーン誘導体には、動的共有結合形成によるかご型構造構築のための官能基としてサリチルアルデヒド部位を4つ導入した。このカリックス[4]アレーン誘導体とプロパンジアミンの反応によりかご型構造の構築を試みたところ、目的とした二量体型のかご型構造は生成せず、大環状三量体が選択的に生成した。一方、カリックス[4]アレーンのlower rimにアミド基を導入した誘導体をナトリウムイオン共存下でプロパンジアミンと反応させたところ、高効率で目的とした二量体のかご型構造が生成することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初計画していたかご型分子の部分構造を合成し、これを用いたかご型構造の構築を試み、実際にカリックス[4]アレーンのlower rimでの配座制御を活用することで、高効率でのかご型構造の構築を達成したため。

Strategy for Future Research Activity

得られたかご型構造について、金属イオンとの配位結合形成を活用した動的な構造変換とゲスト取り込み制御について検討を行う。

Causes of Carryover

昨年度は新型コロナウィルスの影響で規模を縮小しながら研究を進めたため、試薬などの消耗品類への支出を一部次年度に繰り越した。また、新型コロナウィルスの蔓延のため、学会発表が軒並みオンライン開催となり、旅費の支出が不要となった。2022年度は、学会等が現地開催となった場合には旅費を支出し、オンライン開催となった場合には試薬等消耗品への支出に充てる計画である。

  • Research Products

    (16 results)

All 2022 2021

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Transient chirality inversion during racemization of a helical cobalt(III) complex2022

    • Author(s)
      Sakata Yoko、Chiba Shunsuke、Akine Shigehisa
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 119 Pages: e2113237119

    • DOI

      10.1073/pnas.2113237119

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Guest Recognition Control Accompanied by Stepwise Gate Closing and Opening of a Macrocyclic Metallohost2021

    • Author(s)
      Sakata Yoko、Okada Masahiro、Akine Shigehisa
    • Journal Title

      Chemistry - A European Journal

      Volume: 27 Pages: 2284~2288

    • DOI

      10.1002/chem.202004487

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A chiral spirobifluorene-based bis(salen) zinc(II) receptor towards highly enantioselective binding of chiral carboxylates2021

    • Author(s)
      Ikbal Sk Asif、Sakata Yoko、Akine Shigehisa
    • Journal Title

      Dalton Transactions

      Volume: 50 Pages: 4119~4123

    • DOI

      10.1039/D1DT00218J

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of Alkali Metal Ion Recognition by Metalation of a Tris(saloph) Cryptand Having Benzene Rings at the Bridgeheads2021

    • Author(s)
      Akine Shigehisa、Miyashita Masato、Nabeshima Tatsuya
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 60 Pages: 12961~12971

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.1c01376

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Metal-dependent selective formation of calix[4]arene assemblies based on dynamic covalent chemistry2021

    • Author(s)
      Sakata Yoko、Tsuyuki Ryo、Sugimoto Shingo、Akine Shigehisa
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 57 Pages: 13510~13513

    • DOI

      10.1039/D1CC05553D

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Contemporary macrocycles for discrete polymetallic complexes: precise control over structure and function2021

    • Author(s)
      Chaudhry Mohammad T.、Akine Shigehisa、MacLachlan Mark J.
    • Journal Title

      Chemical Society Reviews

      Volume: 50 Pages: 10713~10732

    • DOI

      10.1039/D1CS00225B

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Control of guest binding behavior of metal-containing host molecules by ligand exchange2021

    • Author(s)
      Akine Shigehisa
    • Journal Title

      Dalton Transactions

      Volume: 50 Pages: 4429~4444

    • DOI

      10.1039/D1DT00048A

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 動的共有結合によるカリックス[4]アレーン型分子集合体の構築と錯形成による構造制御2022

    • Author(s)
      杉本晋梧・露木諒・酒田陽子・秋根茂久
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [Presentation] かさ高い架橋配位子を導入した環状コバルト(III)二核メタロホストのサイズ選択的ゲスト認識とその開閉の制御2022

    • Author(s)
      須藤涼・酒田陽子・秋根茂久
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [Presentation] Saloph錯体骨格を有する新規な水溶性メタロホストの合成とゲスト認識2022

    • Author(s)
      詩丘伊月・酒田陽子・秋根茂久
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [Presentation] 動的共有結合を用いたトリス(salen)型クリプトファンの合成とジアンモニウムの認識2021

    • Author(s)
      杉本晋梧・酒田陽子・秋根茂久
    • Organizer
      第18回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [Presentation] キラル自己識別により合成した新規ホモキラルクリプトファンの選択的ゲスト認識と特異な錯形成挙動2021

    • Author(s)
      酒田陽子・金森瑛大・秋根茂久
    • Organizer
      第18回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [Presentation] 動的共有結合によるトリス(salen)型クリプトファンの合成とゲスト認識2021

    • Author(s)
      杉本晋梧・酒田陽子・秋根茂久
    • Organizer
      第31回基礎有機化学討論会
  • [Presentation] 動的共有結合を有するトリス(salen)型クリプトファンのゲスト認識とニッケル(II)イオンとの錯形成2021

    • Author(s)
      杉本晋梧・酒田陽子・秋根茂久
    • Organizer
      日本化学会秋季事業 第11回CSJ化学フェスタ2021
  • [Presentation] 新規なトリス(salen)型クリプトファンのゲスト認識とニッケル(II)イオンとの錯形成2021

    • Author(s)
      杉本晋梧・酒田陽子・秋根茂久
    • Organizer
      日本化学会近畿支部2021年度北陸地区講演会と研究発表会
  • [Presentation] Dynamic control of coordination chirality of triple-helical metallocryptands2021

    • Author(s)
      Shigehisa Akine
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem2021)
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2022-12-28  

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