| 研究課題/領域番号 |
26620025
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
後藤 敬 東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 教授 (70262144)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 超分子化学 / ロタキサン / ケイ素化合物 / 高配位化合物 |
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| 研究実績の概要 |
ポリロタキサンは、主鎖が超分子的に連結された「トポロジカル高分子」として注目を集めている。各ユニットは共有結合ではつながっていないが、いずれかの共有結合を切断しなければ解離しないため、速度論的に安定な１個の分子と見なすことができる。しかし、明確な構造をもつポリロタキサンを逐次的に合成する手法はこれまで確立されていなかった。本研究では、高配位ケイ素化合物の反応性を活用することで、明確な構造と単一の組成をもつ「トポロジカル精密巨大分子」を逐次的に合成する手法の開発を目的とし、検討を行った。鍵反応となる高配位ヒドロシランによるエンドキャッピング法について検討し、触媒を加えることなく低温下でも効率的かつ定量的に反応が進行する条件を探索した。その結果、ロタキサンの軸と輪が比較的弱い相互作用で会合した中性ロタキサンの合成にも本エンドキャッピング法を適用することが可能となった。たとえば、電荷をもたない中性ドナー・アクセプター型ロタキサンは、ロタキサン集積構造の構築に適したモチーフと考えられるが、既知の方法では、弱く会合したロタキサン構造を維持したままエンドキャッピングを行うことは困難であり、報告されている収率は10%以下～50%弱程度にとどまっていた。しかし、本研究の手法を用いることで、ナフタレンジイミド部位を有する軸分子とビスナフトクラウン会合体からなるロタキサンを95%の高収率で得ることに成功した。中性ドナー・アクセプター型ロタキサンに加えて、中性アミド間の水素結合型ロタキサン合成への応用についても検討した。
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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
高配位ヒドロシランを活用したエンドキャッピング法によるロタキサン形成反応の条件探索を行い、既知の手法では低収率でしか得られなかった、弱い相互作用に基づくロタキサンの高収率での合成を達成した。トポロジカル精密巨大分子の逐次的合成の基盤となる鍵反応のプロトコルを確立することができ、ほぼ予定通りの進捗状況と考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
配列情報をもつ直鎖状トポロジカル精密巨大分子の逐次的合成を行う。鍵反応としては、高配位ヒドロシランによるエンドキャッピング反応を活用する。前年度の試験合成の結果に基づき、大スケールでの合成を行う。「軸」分子のストッパー部分に配列情報部位を付与し、「輪」分子に高配位ヒドロシランユニットを付与する。これらの反応により、配列情報をもつポリロタキサンのワンポット逐次的合成について検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成26年度の検討においては、鍵反応のプロトコルの最適化に重点を置いたため、小スケールでの試験合成に関する実験が主となった。そのため、使用する試薬の量が当初の予定より少なくなり、また大スケール合成のためのガラス器具の購入が延期された。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成27年度は、前年度の試験合成の結果に基づき大スケールでの合成を行うため、試薬の購入および大スケール合成のためのガラス器具の購入の費用に充てる。
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