非平衡な[1]ロタキサン型熱/力学センサ分子の開発とそれによる材料内イメージング

非平衡[1]轮烷型热/机械传感器分子及其材料内成像的研制

• 批准号: 21J14199
• 负责人: 宮岸 拓路
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J14199/
• 关键词: シクロデキストリン; ロタキサン; 分子モーター; 水素結合; 連結型ロタキサン構造; 蛍光材料; 凝集誘起発光増強

本研究の目的は、長寿命な準安定状態を持つ[1]ロタキサンを利用することで、熱や力学刺激などを効率的/遠隔的に可視化することである。令和3年度において超分子構造の変化を光物性に変換することに成功したことを受け、令和4年度は[1]ロタキサンの超分子構造変化のダイナミクスを調査した。超分子構造の変化を光物性と対応づけることが可能となったため、種々の溶媒中において[1]ロタキサンの包接/脱包接反応を追跡し、熱力学的パラメータと速度論的パラメータを定量した。結果として、熱力学的パラメータは溶媒極性に依存する予想通りの結果となったが、速度論的パラメータは溶媒極性に単純に依存せず、水素結合アクセプター性の溶媒において特異的に高い値を示した。今回用いた[1]ロタキサンには弱い水素結合ドナーであるアミノ基が存在するが、その会合定数は非常に弱いにもかかわらず速度論に強い影響を及ぼすことが明らかとなった。また、水素結合アクセプターの分子を溶液に添加することで反応速度を変化させることにも成功した。以上の結果から着想を得て、超分子構造変化の経路を変化させることで[1]ロタキサンの環成分を一方向に回転させる分子モーターの開発にも着手した。インターロック化合物の環成分の運動を用いた分子モーターはこれまでに数例が報告されているが、[1]ロタキサンの運動を用いた例は存在しない。結果として、[1]ロタキサンのアミノ基に対して保護基を着脱し、包接/脱包接反応の経路を自在に制御することで[1]ロタキサンの一方向回転を達成した。以上の知見は[1]ロタキサン型のセンサ分子を高機能化する上で欠かせないものであり、今後はポリマー材料へと展開することでより高度なセンサ材料の開発につながると考えられる。

Purpose this study の は, long-life な quasi stable state を つ [1] ロ タ キ サ ン を using す る こ と で, thermal mechanical stimulation や な ど を sharper rate/far に visualization す る こ と で あ る. Make and 3 year に お い て supramolecular structure の variations change を optical property に variations in す る こ と に successful し た こ と を け, make and 4 year は [1] ロ タ キ サ ン の supramolecular structure - the の ダ イ ナ ミ ク ス を survey し た. Supramolecular structure の variations change を optical property と 応 seaborne づ け る こ と が may と な っ た た め, kind of 々 の solvent in に お い て [1] ロ タ キ サ ン の inclusion/inclusion off against 応 を tracing し, thermodynamics of パ ラ メ ー タ と speed theory パ ラ メ ー タ を quantitative し た. Results と し て, thermodynamics of パ ラ メ ー タ は solvent polarity に dependent す る to think り の results と な っ た が, speed of パ ラ メ ー タ は solvent polarity に 単 pure に dependent せ ず, water element combination ア ク セ プ タ ー sex の solvent に お い て high specific に い numerical を shown し た. This reuse い た [1] ロ タ キ サ ン に は weak い water element combination ド ナ ー で あ る ア ミ ノ base が exist す る が, そ の meet destiny は very weak に い に も か か わ ら に strong い ず speed theory influence を and ぼ す こ と が Ming ら か と な っ た. ま た, water element combination ア ク セ プ タ ー の を solution に add す る こ と で anti を 応 speed variations change さ せ る こ と に も successful し た. Think の above results か ら を て, supramolecular structure - the の を 経 road - the さ せ る こ と で [1] ロ タ キ サ ン の ring composition を に back to a direction planning さ せ る molecular モ ー タ ー の open 発 に も to し た. イ ン タ ー ロ ッ ク compound の ring composition を の movement with い た molecular モ ー タ ー は こ れ ま で several が に report さ れ て い る が, [1] ロ タ キ サ ン を の movement with い た cases exist は し な い. Results と し て, [1] ロ タ キ サ ン の ア ミ ノ base に し seaborne て protection base を し, inclusion/to take off the bag after the 応 の 経 road を comfortable に suppression す る こ と で [1] ロ タ キ サ ン の direction back to the planning を reached し た. Above の knowledge は [1] ロ タ キ サ ン type の セ ン サ molecular を high functional す る で on owe か せ な い も の で あ り, future は ポ リ マ ー material へ と expand す る こ と で よ り highly な セ ン サ material の open 発 に つ な が る と exam え ら れ る.

项目成果

ロバストな発光特性を指向した連結型ロタキサン構造によるテトラフェニルエチレンの分子運動抑制

通过连接轮烷结构抑制四苯乙烯的分子运动，以获得鲁棒的发光性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮岸 拓路;正井 宏;寺尾 潤.
• 通讯作者: 寺尾 潤.

連結型ロタキサンの超分子構造変換に対する水素結合を利用した速度論制御

利用氢键进行动力学控制连接轮烷的超分子结构转变

• 发表时间: 2022
• 作者: Watanabe Hidehiro;Ogata Shoji;Nodomi Nonoka;Tateishi Kosuke;Nishino Hiroshi;Matsubara Ryosuke;Ozaki Mamiko;Yokohari Fumio;宮岸拓路
• 通讯作者: 宮岸拓路

Improvement of optical properties of fluorescence dyes with C=C double bonds by a linked rotaxane structure.

通过连接轮烷结构改善具有 C=C 双键的荧光染料的光学性质。

• 发表时间: 2021
• 作者: Miyagishi;H.; Masai;H.; Terao;J.
• 通讯作者: J.

[1]ロタキサン構造に基づく分子モーターの開発

[1] 基于轮烷结构的分子马达的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮岸拓路

Solvatofluorochromic Contrast with Supramolecular Stereoisomers Using Linked Rotaxane Structures to Investigate Local Solvation in Excited Donor-Bridge-Acceptor Systems

使用连接的轮烷结构与超分子立体异构体进行溶剂化荧光显色对比，研究激发的供体-桥-受体系统中的局部溶剂化

• DOI: 10.1246/bcsj.20210354
• 发表时间: 2022
• 期刊: Bulletin of the Chemical Society of Japan
• 影响因子: 4
• 作者: Shimada Sotaro;Miyagishi Hiromichi V.;Masai Hiroshi;Masui Yoichi;Terao Jun
• 通讯作者: Terao Jun