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柱型環状分子を基にした弱刺激に選択応答を示す機能性ソフトクリスタルの創成

公募研究

研究領域ソフトクリスタル:高秩序で柔軟な応答系の学理と光機能
研究課題/領域番号 20H04670
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

生越 友樹  京都大学, 工学研究科, 教授 (00447682)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードピラー[5]アレーン / アゾベンゼン / フッ素 / アモルファス / 結晶化 / 面性不斉 / ピラー[n]アレーン / ソフトクリスタル / キラリティー / フルオロカーボン / 液晶 / イオン間相互作用 / 水素結合 / 安息香酸 / アルキルアミド基 / ベーポクロミック材料 / リン光発光
研究開始時の研究の概要

本研究では、単純なアルキル鎖ではなく、機能性官能基をピラー[n]アレーンに導入することで、「外部刺激に応じどのように色変化等の応答を示す部位を導入するか」という点を明確にした、リン光発光、圧力応答、状態変化、わずかに構造の異なる分子の選択吸着など、新機能を有する次世代のソフトクリスタルへと展開する。

研究実績の概要

ゲスト分子の取り込みによるアモルファス-結晶転移による撥水性変化
側鎖にフルオロアルキル基を導入したピラー[5]アレーンを合成したところ、加熱により融解させた後に冷却することで得られるアモルファス状態は室温においても安定に存在し、分子性ガラスとなることを発見した。また、得られた分子性ガラスは、ペンタンゲスト蒸気を取り込むことで結晶化し、加熱によりゲスト分子を放出させると、再びアモルファス状態に戻ることが分かった。さらに、ゲスト蒸気の取り込みと放出による凝集状態の変化に連動して、撥水性も可逆的に変化することが分かった。この時、ペンタンゲスト蒸気の取り込み量を調節することで、撥水性を制御することにも成功した。

アゾベンゼンの光異性化によるキラル超分子集合体のキラルスイッチング
アゾベンゼンを有する面性不斉ピラー[5]アレーンは、SまたはRの不斉炭素原子とアジドを有する面性不斉ピラー[5]アレーンと、アルキン基を有するアゾベンゼンとのアルキン-アジド付加環化クリック反応によって合成した。アゾベンゼンのメソゲンの性質に起因するホメオトロピックな配列は、アゾベンゼン導入面性不斉ピラー[5]アレーンのフィルムをアニールすることによって誘起された。その結果、面性不斉なピラー[5]アレーンのコアからアゾベンゼンへ不斉情報が伝搬し、結果として大きなキラル増幅が起こることが確認された。これらの配列したキラル集合体は、アゾベンゼン基のトランス→シス光異性化により崩壊しキラル増幅がオフとなり、シス→トランス熱異性化により再構築され、再びキラル増幅がオンとなった。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 2件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 7件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] アムステルダム大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] モンペリエ大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] State- and water repellency-controllable molecular glass of pillar[5]arenes with fluoroalkyl groups by guest vapors2022

    • 著者名/発表者名
      Onishi Katsuto、Ohtani Shunsuke、Kato Kenichi、Fa Shixin、Sakata Yoko、Akine Shigehisa、Ogasawara Moe、Asakawa Hitoshi、Nagano Shusaku、Takashima Yoshinori、Mizuno Motohiro、Ogoshi Tomoki
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 13 号: 14 ページ: 4082-4087

    • DOI

      10.1039/d2sc00828a

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CPL on/off control of an assembled system by water soluble macrocyclic chiral sources with planar chirality2022

    • 著者名/発表者名
      Fa Shixin、Tomita Takuya、Wada Keisuke、Yasuhara Kazuma、Ohtani Shunsuke、Kato Kenichi、Gon Masayuki、Tanaka Kazuo、Kakuta Takahiro、Yamagishi Tada-aki、Ogoshi Tomoki
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: - 号: 20 ページ: 5846-5853

    • DOI

      10.1039/d2sc00952h

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Host-Guest chemistry based on solid-state pillar[n]arenes2022

    • 著者名/発表者名
      Ohtani Shunsuke、Kato Kenichi、Fa Shixin、Ogoshi Tomoki
    • 雑誌名

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: 462 ページ: 214503-214503

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214503

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noncovalently bound and mechanically interlocked systems using pillar[n]arenes2022

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Kato、Shixin Fa、Shunsuke Ohtani、Tan-hao Shi、Albert M. Brouwer、Tomoki Ogoshi
    • 雑誌名

      Chemical Society Reviews

      巻: - 号: 9 ページ: 3648-3687

    • DOI

      10.1039/d2cs00169a

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reversible “On/Off” Chiral Amplification of Pillar[5]arene Assemblies by Dual External Stimuli2021

    • 著者名/発表者名
      Fa Shixin、Mizobata Masayuki、Nagano Shusaku、Suetsugu Kota、Kakuta Takahiro、Yamagishi Tada-aki、Ogoshi Tomoki
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 15 号: 10 ページ: 16794-16801

    • DOI

      10.1021/acsnano.1c06975

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polypseudorotaxanes constructed from pillar[5]arenes and polyamides by interfacial polymerization2021

    • 著者名/発表者名
      Ogoshi Tomoki、Yoshiki Miyu、Kakuta Takahiro、Yamagishi Tada-aki、Mizuno Motohiro
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 93 ページ: 12468-12471

    • DOI

      10.1039/d1cc04491e

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermally Responsive Poly(ethylene oxide)‐Based Polyrotaxanes Bearing Hydrogen‐Bonding Pillar[5]arene Rings**2021

    • 著者名/発表者名
      Kato Kenichi、Onishi Katsuto、Maeda Koki、Yagyu Masafumi、Fa Shixin、Ichikawa Takahiro、Mizuno Motohiro、Kakuta Takahiro、Yamagishi Tada‐aki、Ogoshi Tomoki
    • 雑誌名

      Chemistry - European Journal

      巻: 27 号: 21 ページ: 6435-6439

    • DOI

      10.1002/chem.202005099

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pre-regulation of the planar chirality of pillar[5]arenes for preparing discrete chiral nanotubes2021

    • 著者名/発表者名
      Fa Shixin、Adachi Keisuke、Nagata Yuuya、Egami Kouichi、Kato Kenichi、Ogoshi Tomoki
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 号: 10 ページ: 3483-3488

    • DOI

      10.1039/d1sc00074h

    • NAID

      120006997053

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ピラー[n]アレーンを基にしたソフトクリスタルの開発2021

    • 著者名/発表者名
      和田圭介、加藤研一、生越友樹
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌

      巻: 63 ページ: 8-15

    • NAID

      130007994815

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Holding of planar chirality of pillar[5]arene by kinetic trapping using host?guest interactions with achiral guest solvents2020

    • 著者名/発表者名
      Nagata Yuuya、Suzuki Misaki、Shimada Yasuo、Sengoku Hiroki、Nishida Shungo、Kakuta Takahiro、Yamagishi Tada-aki、Suginome Michinori、Ogoshi Tomoki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 56 号: 60 ページ: 8424-8427

    • DOI

      10.1039/d0cc03413d

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sequential Chiral Induction and Regulator‐Assisted Chiral Memory of Pillar[5]arenes2020

    • 著者名/発表者名
      Fa Shixin、Egami Kouichi、Adachi Keisuke、Kato Kenichi、Ogoshi Tomoki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 号: 46 ページ: 20353-20356

    • DOI

      10.1002/anie.202010050

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vapoluminescence Behavior Triggered by Crystal-State Complexation between Host Crystals and Guest Vapors Exhibiting No Visible Fluorescence2020

    • 著者名/発表者名
      Ogoshi Tomoki、Hamada Yukie、Sueto Ryuta、Kojima Ryosuke、Sakakibara Fumiyasu、Nagata Yuuya、Sakata Yoko、Akine Shigehisa、Ono Toshikazu、Kakuta Takahiro、Yamagishi Tada-aki
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 20 号: 11 ページ: 7087-7092

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.0c00982

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biomimetic Approach for Highly Selective Artificial Water Channels Based on Tubular Pillar[5]arene Dimers2020

    • 著者名/発表者名
      Strilets Dmytro、Fa Shixin、Hardiagon Arthur、Baaden Marc、Ogoshi Tomoki、Barboiu Mihail
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 号: 51 ページ: 23213-23219

    • DOI

      10.1002/anie.202009219

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 柱型環状ホスト分子「ピラー[n]アレーン」の分子空間材料への展開2022

    • 著者名/発表者名
      生越 友樹
    • 学会等名
      令和3年度 第2回 産学共同学習セミナー 「新物質・新材料研究会」有機合成化学研究所(オンライン)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Pillar-Shaped Macrocyclic Compounds “Pillar[n]arenes”: from Simple Molecular Receptors to Supramolecular Assemblies2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Ogoshi
    • 学会等名
      SMSC-2021 (Online)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 柱型環状分子「ピラー[n]アレーン」を並べて創る分子空間2021

    • 著者名/発表者名
      生越 友樹
    • 学会等名
      第52回構造有機化学若手の会 夏の学校(オンライン)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 柱型環状ホスト分子「ピラー[n]アレーン」の創成と分子空間材料への展開2021

    • 著者名/発表者名
      生越 友樹
    • 学会等名
      第47回中国四国地区高分子講座(オンライン)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Supramolecular Assemblies of Pillar[n]arenes for Molecular Separation, Artificial Water Channels and Biosensor Applications2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Ogoshi
    • 学会等名
      4th NanoLSI Symposium, Kanazawa University, Kanazawa, Japan, Online
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 柱型環状ホスト分子ピラー[n]アレーンの創成とナノ空間材料への展開2020

    • 著者名/発表者名
      生越 友樹
    • 学会等名
      第11回分子アーキテクトニクス研究会 on Zoom
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 柱型環状ホスト分子ピラー[n]アレーンを基盤とした超分子材料の創製2020

    • 著者名/発表者名
      生越 友樹
    • 学会等名
      有機合成化学研究所講演会(第35回)(オンライン)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 生越研究室HP

    • URL

      http://www.sbchem.kyoto-u.ac.jp/ogoshi-lab/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 生越研究室ホームページ

    • URL

      http://www.sbchem.kyoto-u.ac.jp/ogoshi-lab/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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