| 研究課題/領域番号 |
22K05071
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
斎藤 慎一 (齋藤 慎一) 東京理科大学, 理学部第一部化学科, 教授 (80283076)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | インターロック化合物 / ロタキサン / 回転運動 / 動的挙動 / 分子運動 / 回転 / 分子ブレーキ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ロタキサンとは環状の分子が軸状の分子を貫通した構造を有する、インターロック化合物の１種である。ロタキサンの分子運動を制御できれば新たな分子マシンの創製が可能となる。本研究ではロタキサンにブレーキ機能を導入することにより、その分子運動を自在に制御することを目指している。
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| 研究実績の概要 |
ロタキサンは分子マシンの構成要素の一つであり、ダンベル状の構造（軸構造）と環構造から構成されている。これら２つの構成成分は共有結合で結びついていないため、ロタキサンは軸構造に沿った環構造の運動（シャトリング）、あるいは環構造の回転といった特徴的な動的挙動を示す。本研究では本研究では応募者らが独自に開発した合成法を活用して、環構造の回転運動を自在に制御可能な新規ロタキサン分子を創製することを目的として研究を行った。
回転運動を制御するためには環構造と垂直かつ剛直な置換基を導入する必要がある。そこで環構造にスピロ構造を導入した大環状フェナントロリン誘導体-銅錯体を合成し、かさ高い置換基を有するアルキンを用いるグレーザーカップリングを試みた結果、環構造にスピロ構造が導入され、軸構造に１，３－ジイン部位を有するロタキサンが合成した。また、ダンベル構造についても改変し、回転運動の制御が容易となるように大きな置換基を開発、導入した。しかし、このロタキサンの環構造は１，３－ジイン部位と相互作用していることが示唆されたため、環構造の回転を誘起することが困難である可能性がある。そこで１，３－ジイン部位を有さないロタキサンの合成を試みたところオリゴアレーン構造を有するロタキサンが合成可能であることを見いだした。このロタキサンにおいては環構造と軸構造の相互作用が小さく、回転運動の制御により適している可能性がある。今後これらの知見を踏まえ、環構造の回転を誘起しうるロタキサンの合成を目指したい。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ロタキサンの回転運動を誘起するにあたり問題となる要素が明らかとなってきたことから研究は概ね順調に進展していると判断した。今後はロタキサン構造の改変を進め目的とする、回転運動を自在に制御可能な新規ロタキサン分子の創製をすすめてゆく。
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| 今後の研究の推進方策 |
軸構造に１，３－ジイン部位、あるいはオリゴアレーン構造を有するロタキサンを合成し、その回転運動の制御を目指す。また、ダンベル状の構造についても改善し、回転運動を観測しやすくすることを目指したい。
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