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本研究課題は新規インターロック化合物群の構築と、これらを基盤としたハードおよびソフトマテリアルの創製と機能化である。２０２１年度は、以下の項目を実施した。
（１）他の反応を用いて新規カテナンの合成を検討した。ビフェニル誘導体をもつ二置換アダマンタンとパラホルムアルデヒドを三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体存在下で反応を行ったところ、メチレンで架橋された環状化合物を得たが、カテナンは生成しなかった。そこで、脱メチル化後、プロパギル基を導入した環状化合物を合成した。様々な溶媒から結晶化を行い、２種類の単結晶を得た。X線構造解析から、一つは環状化合物が一次元に配列したカラム構造を形成しており、プロパギル基は隣接した環状化合物の内部空間に配置されていることから、擬ポリロタキサン構造であった。また、トリハロメタンが環骨格内に包接されていることから、ホスト分子として有用であることが示唆された。他の結晶では、環状化合物が一次元に堆積したカラム構造を形成しているが、プロパギル基は環骨格の外側に配置していた。
（２）テトラジンまたはピラジンを有する環状化合物の結晶は、多孔性を示すことから、固－液相でのゲスト包接を通じて、擬ロタキサン構造の作製を試みた。テトラジンをもつ環状化合物の結晶に、医薬品である４－メチルピラゾールを単結晶－単結晶形式で、包接させることに成功した。ゲスト分子は水素結合した２量体を形成しており、擬ロタキサン構造を生成していた。また、ピラジンをもつ環状化合物の多孔質結晶では、マロン酸ジメチルを用いた結果、CH/O相互作用した２量体が環骨格内に包接された擬ロタキサン構造を形成していた。このような結晶相でのゲスト吸着が可能な要因として、アダマンタンの水素原子に由来する分散力をはじめとする多点相互作用が結晶の安定化に寄与していると考えられる。
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