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2022 年度 実績報告書

芳香環ナノアーキテクト:パイ共役系の創る構造と空間の設計と機能への展開

研究課題

研究課題/領域番号 20H02721
研究機関東京工業大学

研究代表者

豊田 真司  東京工業大学, 理学院, 教授 (80207646)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード芳香環 / 大環状分子 / らせん分子 / 構造空間設計 / ケージ化合物 / ホスト-ゲスト / キラル光学特性
研究実績の概要

芳香環の部品を組み合わせて分子の構造や空間を自在に設計し,新しい化学物質を創製する「芳香環ナノアーキテクト」の発想に基づき,アントラセンを集合,縮合した大環状およびらせん形パイ共役系化合物を対象として研究を行った.研究3年目は,多様な環状およびらせん化合物の合成,機能化を行うための応用測定と評価を行った.
大環状化合物のテーマについては,ヘテロ環芳香族ユニットであるアクリドンを組込んだ環状オリゴマーを合成し,分子構造,分光学的性質およびフェノール系ゲストとの会合を研究した.前年度に合成した周辺部に種々の置換基をもつケージ化合物を用いて,フラーレンとの会合を蛍光滴定測定により詳細に調べた.会合の強さに及ぼす置換基効果およびゲストの構造の効果を明らかにし,分子間相互作用と立体・電子効果の観点から結果を考察した.また,ケージ内部に包接されたC60分子が,ジャイロスコープのような挙動を示すことを温度可変X線結晶解析により明らかにした.他に,アントラセンとフェニレンを交互に連結した環状オリゴマーの合成とC60との会合を研究した.
らせん形化合物のテーマについては,多様な構造をもつアントラセン縮合ヘリセン誘導体を合成し,構造と性質を調べた.嵩高い置換基を導入した誘導体のエナンチオマーを分割し,分子のひずみとキラル光学特性(円二色性と円偏光発光)の相関を評価した.分子内環化誘導体では,環構造内側の水素原子が非常に混雑した環境にあり,立体障害に基づく特異な分光学的データが観測された.高巻数らせん分子として,両端にナフタレンを縮合したアントラセン5量体の合成に成功し,構造とらせん反転の関係を見出した.
上記の他に,アントラセンを先端部にもつピンセット形分子の結晶中における環状分子集合体の形成,アントラセン部分構造をもつプロペラ形分子の新規合成法と動的挙動を研究した.

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Synthesis, structures, and complexation with phenolic guests of acridone incorporated arylene-ethynylene macrocyclic compounds2023

    • 著者名/発表者名
      Takashi Komori, Eiji Tsurumaki, Shinji Toyota
    • 雑誌名

      Chemistry Asian Journal

      巻: 17 ページ: e202201003

    • DOI

      10.1002/asia.202201003

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structures and Supramolecular Properties of Inclusion Complexes of Anthracene-Triptycene Nanocages with Fullerene Guests and Their Dynamic Motion as Molecular Gyroscopes2023

    • 著者名/発表者名
      Takuji Mitani, Eiji Tsurumaki, Shinji Toyota
    • 雑誌名

      Chemistry European Journal

      巻: 29 ページ: e202203462

    • DOI

      10.1002/chem.202203462

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Substituent effects on helical structures and chiroptical properties of fused anthracenes with bulky phenyl groups2023

    • 著者名/発表者名
      Kenta Suzuki, Hiroki Fukuda, Hayato Toda, Yoshitane Imai, Yuki Nojima, Masashi Hasegawa, Eiji Tsurumaki, Shinji Toyota
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 132 ページ: 133243

    • DOI

      10.1016/j.tet.2022.133243

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Alternative Synthesis of Tribenzodecacyclenes and Experimental Barrier to Propeller Inversion2022

    • 著者名/発表者名
      Shun Fukamizo, Hiroshi Ikeda, Eiji Tsurumaki, Shinji Toyota
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 95 ページ: 652-656

    • DOI

      10.1246/bcsj.20220015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Self-Complementary Macrocycle by a Dual Interaction System2022

    • 著者名/発表者名
      Yuta Sawanaka, Masahiro Yamashina, Hiroyoshi Ohtsu, and Shinji Toyota
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 ページ: 5648

    • DOI

      10.1038/s41467-02233357-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Iterative synthesis, structures, and properties of acyclic and cyclic acridone oligomers2022

    • 著者名/発表者名
      Takashi Komori, Eiji Tsurumaki, Shinji Toyota
    • 雑誌名

      Asian Journal of Organic Chemistry

      巻: 11 ページ: e202200508

    • DOI

      10.1002/ajoc.202200508

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ジベンゾアントラセンを基本ユニットとしたパイ共役系大環状化合物の合成と物性2023

    • 著者名/発表者名
      本山 健瑠・鶴巻 英治・豊田 真司
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会2023
  • [学会発表] ジヒドロアントラセンを組み込んだ環状オリゴフェニレンの構造と性質2023

    • 著者名/発表者名
      原 宗康・鶴巻 英治・豊田 真司
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会2023
  • [学会発表] ビアントリル配位子を有する配位結合ケージ:側鎖の立体効果に基づく集合構造制御と分子内包能評価2023

    • 著者名/発表者名
      渡邊 颯汰・鶴巻 英治・山科 雅裕・豊田 真司
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会2023
  • [学会発表] らせん形縮合アントラセンの二量化とビアリール生成物の構造と性質2023

    • 著者名/発表者名
      渡邊 公太・鶴巻 英治・豊田 真司
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会2023
  • [学会発表] 高度に伸長したアントラセン縮合型拡張ヘリセンの合成と構造2023

    • 著者名/発表者名
      福田 大輝・鶴巻 英治・豊田 真司
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会2023
  • [学会発表] トリプチセン-ジフェニルアセチレン大環状ケージ化合物の合成と芳香族ゲストとの錯形成2023

    • 著者名/発表者名
      三谷 拓示・鶴巻 英治・豊田 真司
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会2023
  • [学会発表] アントラセンとトリプチセンで構築した大環状ケージ化合物とフラーレン類の錯体形成2022

    • 著者名/発表者名
      三谷 拓示・鶴巻 英治・豊田 真司
    • 学会等名
      第19回 ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] アントラセン縮合ヘリセンの分子内相互作用を利用した感圧応答化学センサーの構築2022

    • 著者名/発表者名
      木下 智和・藤瀬 圭・鶴巻 英治・豊田 真司・福原 学
    • 学会等名
      第19回 ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] Synthesis, Structure, and Chiroptical Properties of Triangular-shaped π-Expanded Helicenes2022

    • 著者名/発表者名
      Eiji Tsurumaki, Kei Fujise, Kenta Suzuki, Shinji Toyota
    • 学会等名
      The 19th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
    • 国際学会
  • [学会発表] アントラセンとトリプチセンで構築した大環状ナノケージによるフラーレン類の錯形成と内包ゲストの動的挙動2022

    • 著者名/発表者名
      三谷 拓示・鶴巻 英治・豊田 真司
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 異常接近した水素原子をもつ分子内環化らせん形縮合アントラセンの合成と構造2022

    • 著者名/発表者名
      福田 大輝・鶴巻 英治・豊田 真司
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] ジフェニルアセチレンで連結したトリプチセンケージの合成とアセン類の包接2022

    • 著者名/発表者名
      三谷 拓示・鶴巻 英治・豊田 真司
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] アントラセンで構築する構造と空間の設計:立体化学から超分子化学まで2022

    • 著者名/発表者名
      豊田 真司
    • 学会等名
      日本化学会東海地区化学セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 芳香環で構築する構造と空間の設計と機能への展開2022

    • 著者名/発表者名
      豊田 真司
    • 学会等名
      第15回有機π電子系シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子内環化らせん形縮合アントラセンの構造と分光学的性質:水素原子の異常接近と立体圧縮の評価2022

    • 著者名/発表者名
      福田 大輝・鶴巻 英治・豊田 真司
    • 学会等名
      第15回有機π電子系シンポジウム
  • [学会発表] アントラセンをm-フェニレンで架橋した大環状オリゴアレーンの合成と性質2022

    • 著者名/発表者名
      木原 丈裕・城 思穂・鶴巻 英治・豊田 真司
    • 学会等名
      第15回有機π電子系シンポジウム
  • [学会発表] トリプチセンを基盤とするケージ形化合物の構造および芳香族ゲストの包接2022

    • 著者名/発表者名
      三谷 拓示・鶴巻 英治・豊田 真司
    • 学会等名
      第15回有機π電子系シンポジウム
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.chemistry.titech.ac.jp/~toyota/

  • [備考] 研究成果プレスリリース

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2022/065059

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公開日: 2023-12-25  

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