外部刺激を駆動力として伸縮運動する二重らせん高分子の創製と応用

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05166
• Research Institution: Meijo University
• Principal Investigator: 田浦 大輔 名城大学, 理工学部, 准教授 (20622450)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 超分子 / 二重らせん

Outline of Annual Research Achievements

『らせんがバネである』という概念を二重らせんヘリケートに導入することで、回転を伴う伸縮運動の制御が達成された。しかし、この伸縮運動を最大限に活用した実用的な機能性材料の開発という観点からは、二重らせんヘリケートを高分子化する必要があり、さらに、化学反応のみならず、光などの物理的な外部刺激をも駆動力として、自在に伸縮可能な二重らせん高分子を創製することが極めて重要である。本研究では、外部刺激に応答して可逆的に伸縮運動する二重らせん高分子の合成およびその制御と機能化を目指すとともに、伸縮運動を巨視的な運動に変換可能なシステムの構築にも取り組む。すなわち、二重らせん高分子を基盤とする動的不斉触媒や不斉識別材料を開発するとともに、二重らせん高分子の基板への固定化やハニカム構造を有する二次元シートの作製により、外部刺激による可逆的・微視的な伸縮運動に伴う変化を巨視的レベルに増幅可能な機能性材料の開発にも挑戦する。
令和3年度は、以下に示す結果を得た。
A. 高分子化を実現するために、両末端にヨード基が置換され、中央にビフェニル部位を有するテトラアニソール誘導体 (1) (6量体) を合成し、1と1,4-ベンゼンジボロン酸ビス(ピナコール)エステルの鈴木・宮浦クロスカップリングにより、1がフェニレンリンカーで連結したポリマー (配位子前駆体) の合成を試みた。粗生成物の1H NMR測定より、反応の進行を確認したものの、ESI-MSとMALDI-TOF-MS測定では、ポリマーの生成を確認することはできなかった。
B. アルキンとアジドのクリック反応により生成するトリアゾールリンカーで連結したポリマー (配位子) の合成を目指し、1とトリメチルシリルアセチレンの薗頭・萩原クロスカップリングにより、両末端にトリメチルシリルエチニル基を導入したテトラアニソール誘導体 (2) (6量体) を得た。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当該年度の計画通り、中央にビフェニル部位を有するテトラフェノール誘導体が様々なリンカーで連結したポリマー (配位子) の合成を目指して研究を遂行しているが、現状では、目的とするポリマーの合成には至っていない。以上の結果から、本研究課題はやや遅れていると判断する。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度に得られた結果をもとに、以下の研究を推進する。
A. 1 (6量体) と1,4-ベンゼンジボロン酸ビス(ピナコール)エステルの鈴木・宮浦クロスカップリングにおける重合条件を詳細に検討し、1がフェニレンリンカーで連結したポリマー (配位子前駆体) を合成するとともに、目的とするポリマー (配位子) を用いた二重らせん高分子の合成をも目指す。
B. 2 (6量体) のトリメチルシリル基を脱保護して得られるテトラアニソール誘導体 (3) (6量体) とジアジド化合物のクリック反応 (重合) により、3がトリアゾールリンカーで連結したポリマー (配位子前駆体) を合成するとともに、目的とするポリマー (配位子) を用いた二重らせん高分子の合成をも目指す。
C. バネ運動を最大限に活用するために、両末端にシランカップリング剤を導入した刺激応答性伸縮二重らせん (高) 分子を新規に設計・合成し、化学結合を介して、ガラスなどの基板上に固定化することで、外部刺激により、分子レベルでの伸縮運動を巨視的なスケールに変換可能な分子リフトの構築を目指す。