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2014 年度 実施状況報告書

縮環マロナミドの配座キラリティー制御に基づく次元制御型キラル集合体の構築と応用

研究課題

研究課題/領域番号 26620035
研究機関東京理科大学

研究代表者

河合 英敏  東京理科大学, 理学部, 准教授 (50322798)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード水素結合 / アミド / キラル / 多孔性結晶 / ナノチューブ / 配座キラリティー
研究実績の概要

2つの第1級アミド基を有する縮環マロナミドは、1分子あたり8本の水素結合形成により強固な2次元シート構造を形成することを明らかにしてきている。本研究では、キラル骨格を有する縮環マロナミド誘導体を設計・合成し、その分子間多重水素結合により次元制御されたキラル構造体を構築すること、ならびに、形成される集合体の応用性を開拓することを目的としている。
平成26年度は、以下の3つのテーマにそった研究を実施した。
①先に明らかにしてきたナノチューブ構造を形成するトリプチセン縮環マロナミドをもとに、キラルなトリプチセン骨格を有する誘導体や様々な位置へ置換基導入が可能な誘導体を設計しその合成を行った。今後、その集合体構造を明らかにするとともに置換基の違いに基づく集合特性への影響を調査していく予定である。
②キラルな縮環構造を有する縮環マロナミドとして3種の環構造を合成し、それぞれ置換基の異なる誘導体として計7種の誘導体を合成した。このうちビナフチル骨格を有する誘導体では、キラル体の単結晶構造において、親水的な空孔および疎水的な空孔に2種のゲスト分子が内包されていることを明らかにした。今後、それぞれの誘導体においてアミド基の配座キラリティーがどの程度誘起され、それが集合構造にどのような影響を与えているか調査する予定である。
③縮環マロナミド体に様々な機能性ユニット導入を可能にするため、1,2-ジオール置換体からアセタール形成を通してユニット導入が可能な汎用性縮環マロナミドを合成することに成功し、目的通り8本の水素結合からなる2次元シート構造が形成されることを確かめることができた。今後、様々なπ骨格を導入し、その2次元的な配列制御を検討する予定である。

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

目的とするキラルな縮環構造をもつ誘導体並びに置換基導入が可能な母体ユニットを複数合成することに成功しており、今後、様々な誘導体を簡便に用意することが可能と考えている。さらにその中からゲスト包接が可能な空孔をもつ結晶構造が明らかとなり、この空港を利用した応用に道が拓かれてきたため。

今後の研究の推進方策

各種誘導体を準備するとともに、固相中、溶液中での集合様式を明らかにしていきたい。この際、縮環部のキラリティーによりマロナミド部の配座キラリティーがどの程度誘起されているか、調査していくことが必要である。固相中ではX線構造解析により配座キラリティーを明らかにできるものの、溶液中ではその検出法を探索する必要がある。また、次元性の低いファイバー状の構造体や溶液中での集合様式を明らかにするため、粉末X線構造解析など多様な測定が必要になると考えている。また、得られたキラルな配列や空孔を利用した触媒機能の探索や2次元成膜などの応用性も検討していきたいと考えている。

次年度使用額が生じた理由

消耗品(試薬)購入を計画していたが、残額を越えることから購入に至らず、繰り越すこととなった。

次年度使用額の使用計画

今年度は、様々なユニットを導入した誘導体を合成する予定であり、薬品購入を主とした使用計画を立てている。また、得られた研究成果を学会で発表するための旅費支出も予定している。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Hydrindacenes as Versatile Supramolecular Scaffolds2015

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Kawai
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 88 ページ: 399-409

    • DOI

      10.1246/bcsj.20140313

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 新しい水素結合モチーフとしての縮環マロナミド:嵩高い骨格の導入によるチューブ構造への集積2014

    • 著者名/発表者名
      清水貴広・髙田知伸・福島孝典・河合英敏
    • 学会等名
      第15回リング・チューブ超分子研究会シンポジウム
    • 発表場所
      東京都目黒区
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-27
  • [学会発表] 縮環マロナミド部を両端に有するπ拡張分子を用いた3次元格子構造の構築2014

    • 著者名/発表者名
      西城圭・斎藤勇人・立谷尚人・田所誠・河合英敏
    • 学会等名
      第4回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      東京都江東区
    • 年月日
      2014-10-16 – 2014-10-16

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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