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スーパークリプタド構造の構築と特異的な分子認識の発現

研究課題

研究課題/領域番号 14540526
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機能・物性・材料
研究機関宇都宮大学

研究代表者

平谷 和久  宇都宮大学, 工学部, 教授 (40343082)

研究分担者 刈込 道徳  宇都宮大学, 工学部, 助教授 (00224709)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2004年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2003年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2002年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワードタンデムクライゼン転位反応 / クラウノファン / ロタキサン / 分子認識 / リチウムイオン選択性 / 蛍光スペクトル / エネルギー移動 / 超分子 / タンデムクライゼン転位 / 大環状化合物 / イオン選択性 / 光学不斉ロタキサン / チリウム選択性
研究概要

タンデムクライゼン転位により得られる大環状化合物(クラウノファン)から、共有結合を経由してロタキサンを合成する方法を開発した。この新規な合成法による[2]ロタキサンという超分子の構築とその機能について検討し、構成している分子間のエネルギー移動を利用するセンシング機能について明らかにしてきた。その結果、軸分子として種々の構造を持つロタキサンがローター分子と軸分子との協同的な働きにより、選択的にリチウムイオンを取り込み、蛍光スペクトルにおいてリチウムイオンとの錯体形成のときのみエネルギー移動を伴う特異的な強度の増大をもたらすことが明らかになった。
さらに世界的にも例の少ない[1]ロタキサン、[3]ロタキサンの全く新しい合成法の開発に取り組み、その合成に成功するとともに、興味深い分子認識挙動を明らかにすることができた。すなわち、[1]ロタキサンを初めて共有結合法を経由する方法で合成に成功した。合成の新規さだけでなく、軸分子と大環状ローター分子との間で形成される3次元構造(スーパークリプタンド構造)が精密な分子認識場となり、質量分析、NMRスペクトルなどにより、錯体形成が確認され、イオン選択的な蛍光強度の変化が観察され、構造的にも、機能的にも極めて興味深い結果を得ることができた。さらに、[3]ロタキサンをも我々の方法を駆使すれば構築できることを示すことができた。合成した[3]ロタキサンにおいては軸分子を2つの大環状ローター分子が貫通しており、2つのローター分子が常にごく近傍に存在する。この超分子の合成も従来合成が困難であったが、我々の共有結合を経由する方法により、容易に得ることができるようになった。この[3]ロタキサンはそれぞれの大環状ローター分子と軸分子との間で2分子のリチウムイオンを捕捉すること、大きなイオン径を持つセシウムイオンに対しては2つの大環状ローター分子と軸分子との協同的な作用により、サンドイッチ型構造をとり、1:1で錯体形成することを見出した。
以上のように、本研究において、種々のロタキサン超分子をこれまでにない新規な合成法により合成する方法を開するとともに、各種ロタキサンが3次元的にゲスト分子を選択的に捕捉し、蛍光スペクトルなどにおいて興味深い挙動を示すことを明らかにすることができた。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (13件) 文献書誌 (9件)

  • [雑誌論文] Phosphate anion-selective recognition by boron complex having plural bonding sites2005

    • 著者名/発表者名
      N.Kameta, K.Hiratani
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      ページ: 725-727

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] [3]Rotaxane synthesized via covalent bond formation can recognize cations forming a sandwich structure2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Nagawa, J.Suga, K.Hiratani, E.Koyama, M.Kanesato
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      ページ: 749-751

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] [3]Rotaxane synthesized via covalent nond formation can recognize cations forming a sandwich structure2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Nagawa, J.Suga, K.Hiratani, E.Koyama, M.Kanesato
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      ページ: 749-751

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Phosphate anion-selective recognition by boron complex having plural hydrogen bonding sites2005

    • 著者名/発表者名
      N.Kamata, K.Hiratani
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      ページ: 725-727

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis of the Boron Complex Composed of the Noncyclic Ligands Having Hydroxy Groups and the Binding Ability toward Lanthanoid Ions2004

    • 著者名/発表者名
      N.Kameta, K.Hiratani, H.Houjou, M.Kanesato
    • 雑誌名

      Chemistry Letters 32

      ページ: 142-143

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Novel Synthesis of Chiral Rotaxanes via Covalent Bond Formation2004

    • 著者名/発表者名
      N.Kameta, K.Hiratani, Y.Nagawa
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      ページ: 466-467

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A novel synthesis of [1]rotaxane via covalent bond formation and its unique fluorescent response by energy transfer in the presence of lithium ion2004

    • 著者名/発表者名
      K.Hiratani, M.Kaneyama, Y.Nagawa, E.Koyama, M.Kanesato
    • 雑誌名

      Journal of American Chemical Society 126

      ページ: 13568-13569

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A novel synthesis of [1]rotaxane via covalent bond formation and its unique fluorescent response by energy transfer in the presence of lithium ion2004

    • 著者名/発表者名
      K.Hiratani, M.Kaneyama, Y.Nagawa, E.Koyama, M.Kanesato
    • 雑誌名

      J.American Chemical Society 126

      ページ: 13568-13569

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Ab initio GIAO study on the confromation-dependent chemical shifts of olefinic prptons in isobutenylene chains2004

    • 著者名/発表者名
      H.Houjou, S.Tsuzuki, Y.Nagawa, M.Kanesato, K.Hiratani
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Structure (Theochemistry) 683

      ページ: 133-139

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] タンデムクライゼン転位 : 新規機能性フェノール誘導体の構築2003

    • 著者名/発表者名
      平谷和久, 名川吉信, 徳久英雄, 小山恵美子
    • 雑誌名

      有機合成化学協会誌 61

      ページ: 111-122

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fixation and Systematic Dilution of Rotaxane Molecules on Self-Assembled Monolayers2003

    • 著者名/発表者名
      H.Azehara, W.Mizutani, Y.Suzuki, T.Ishida, Y.Nagawa, H.Tokumoto, K.Hiratani
    • 雑誌名

      Langmuir 19

      ページ: 2115-2123

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Tandem Claisen Rearrangement : Synthesis of Novel Functional Phenol Derivatives2003

    • 著者名/発表者名
      K.Hiratani, Y.Nagawa, H.Tokuhisa, E.Koyama
    • 雑誌名

      Journal of Organic Synthetic Chemistry, Japan 61

      ページ: 111-122

    • NAID

      10011904541

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A new synthetic method for rotaxanes via tandem Claisen rearrangement, diesterification, and aminolysis2002

    • 著者名/発表者名
      K.Hiratani, J.Suga, Y.Nagawa, H.Houjou, H.Tokuhisa, M.Numata, K.Watanabe
    • 雑誌名

      Tetrahedron Letters 43

      ページ: 5747-5750

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Kameta, K.Hiratani, Y.Nagawa: "A novel Synthesis of Chiral Rotaxanes via Covalent Bond Formation"Chem. Comm.. 466-467 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 北條, 金里, 平谷: "自己集合性を利用する大環状化合物の合成と機能"有機合成化学協会誌. 62(3). 194-204 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] N.Kameta, K.Hiratani, H.Houjou, M.kanesato: "Synthesis of the Boron Complex Composed of the Noncyclic Ligand Having Plural Hydroxy Groups and the Binding Ability toward Lanthanoid Ions"Chem. Lett.. 32(2). 142-143 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Houjou, S.Tsuzuki, Y.Nagawa, M.Kanesato, K.Hiratani: "Factors Affecting the Conformational Preference and Magnetic Schielding of Isobutenylene Chains in Macrocyclic Salicylideneaniline Derivatives"Bull. Chem. Soc. Jpn. 76. 2405-2411 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Azehara, W.Mizutani, Y.Suzuki, T.Ishida, Y.Nagawa, H.Rokumoto, K.Hiratani: "Fixation and Systematic Dilution of Rotaxane Molecules on Self-assembled Monolayers"Langmuir. 19. 2115-2123 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Azehara, W.Mizutani, Y.Suzuki, T.Ishide, Y.Nagawa, H.Tokumoto, K.Hiratani: "Fixation and Systematic Dilution of Rotaxane Molecules on Self-Assembled Monolayers"Langmuir. (in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 平谷和久, 名川吉信, 徳久英雄, 小山恵美子: "タンデムクライゼン転位:新規機能性フェノール誘導体の構築"有機合成化学協会誌. 61・2. 111-122 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Hiratani, J.Suga, Y.Nagawa, H.Houjou, H.Tokuhisa, M.Numata, K.Watanabe: "A new synthetic method for rotaxanes via tandem claisen rearrangement, diesterification, and aminolysis"Tetrahedron Letters. 43. 5747-5750 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] E.Koyama, G.Yang, S.Tsuzuki, K.Hiratani: "Synthesis of Novel Bis(benzoxazole)Derivatives by Tandem Claisen Rearrangement and Their Fluorescence Behavior"European Journal of Organic Chemistry. 1996-2006 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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