2011 Fiscal Year Annual Research Report
トリプチセン骨格を利用した平行型分子歯車の高度分子設計
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22550048
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
豊田 真司 岡山理科大学, 理学部, 教授 (80207646)
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| Keywords | 平行型分子歯車 / トリプチセン / Sonogashiraカップリング / 分子設計 / ビアントリル / DFT計算 / 温度可変NMR |
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| Research Abstract |
分子機械の回転機能制御に関する基礎的研究として、トリプチセン骨格を3枚歯部品に用いた平行型分子歯車を設計した。昨年度に合成した基本化合物をもとに、高度な歯車機能をもつ化合物およびトリプシセン骨格以外の歯車部をもつ化合物を合成した。
歯車機能の高度化については、1,8-置換アントラセンを土台部に用いて、異なる歯車軸長をもつ分子と環状分子を研究の対象とした。2つのトリプチシル基をアセチレンとジアセチレンのリンカーで連結した化合物を、Sonogashiraカップリングを鍵反応として合成した。軸ずれに伴う歯車の噛み合いとリンカーの変形を、DFT計算により評価した。環状化合物としては、トリプシル基を4個含む大環状化合物を合成することができた。DFT計算および温度可変1H NMR測定の結果から、環化により歯車間の相互作用が強められていることが明らかになった。
9,9'-ビアントリル骨格の構造的特徴を活用して、疑似4枚歯の歯車部品として分子歯車に組み込んだ。従来の方法で合成した9,9'-ビアントリルを臭素化続いてエチニル化し、この歯車部ユニットをアントラセン土台部に連結した。2つのビアントリル基はある程度かみ合い、非常に速く回転していることが明らかになった。上記と同様な環状化合物も合成し、回転速度に及ぼす影響を調べた。
いずれの化合物においても、分子が大きくなるにつれて溶解度が急激に減少し、精製や測定に問題が生じた。溶解性向上のために従来長鎖アルキル置換アントラセンを土台部に用いてきたが、効果をさらに高めるために新しい可溶性置換基として3,5-ジアルコキシフェニル基を導入した。
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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
年次計画に沿って、これまで2年間に基本的な化合物の合成法を確立し、歯車の機能を高度化するための研究を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
高度な歯車機能および複雑な構造もつ化合物をさらに合成し、本研究課題で提案した平行型分子歯車の特徴を提示する。歯車機能の応用についても検討する。
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Research Products
(7 results)
