筒状炭化水素と極性回転子からなる外場応答性動的超分子固体の開発

由圆柱碳氢化合物和极转子组成的外场响应动态超分子固体的开发

• 批准号: 20J11478
• 负责人: 福永 健悟
• 金额: $ 1.34万
• 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: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J11478/
• 关键词: 大環状芳香族分子; 動的挙動; 筒状分子; キラリティ; ガス吸着; 多孔質材料; X線回折

最近，多環式芳香族ゲストと筒状炭化水素ホストを用いて弱い相互作用であるCH-π水素結合のみを用いた特異な超分子錯体を構築し，固体中でゲスト分子が位置の自由度を持ち，分子形状によりその動的挙動を制御しうることを見出した．この超分子系において，ゲスト分子として極性を有するものを用いることで，ゲストの双極子モーメントと外部電場との相互作用による特異な固体物性が発現することが期待される．本研究では，弱い相互作用が可能とする動的挙動がもたらす新機能の開発を目指した.本年度は筒状炭化水素分子，[4]シクロクリセニレン ([4]CC) をホスト分子として，極性を有するゲスト分子を内包した超分子錯体の構築を検討した．まずホスト分子である[4]CCの大量合成の検討を行ない，[4]CCの前駆体であるジボリルクリセンをグラムスケールで合成することに成功した．並行して[4]CCと極性ゲストとの会合の検討を行ない，1H NMR測定によりいくつかの極性ゲスト分子が溶液中で超分子錯体を形成することを確認した．さらに等温滴定型カロリメトリー (ITC) を用いて溶液中における会合の熱力学を解き明かした．続いて固体中での超分子錯体の構造を明らかにするため，超分子錯体の単結晶の生成とX線結晶構造解析を検討したが，十分に良質な結晶を得ることができなかったため，固体中の分子構造は明らかとなっていない．計画では固体NMR解析を用いた固体内での分子運動の解明や動的挙動に由来する物性の評価を行う予定であったが，企業への就職のため大学院を退学することとなり，それにともない本研究課題「筒状炭化水素と極性回転子からなる外場応答性動的超分子固体の開発」は本年度6月30日をもって廃止することとなった．

Recently, polycyclic aromatic hydrocarbon molecules have been constructed by weak interaction of CH-π hydrocarbon bonds with specific supramolecular complexes, and the freedom of molecular position in solids has been maintained, and the control of molecular shape has been discovered. In this supramolecular system, special solid-state properties are expected to occur due to the interaction between the dipole and the external electric field. This study indicates that weak interaction may lead to the development of new functions. This year, the structure of a cylindrical hydrocarbon molecule,[4]CC, is discussed. A large number of synthesis methods of CC have been successfully carried out. The formation of supramolecular complexes in solution was confirmed by 1H NMR measurements. The thermodynamic solution of isothermal titration (ITC) in solution is discussed. X-ray crystallographic analysis of supramolecular complex crystals in solids is discussed in detail, and molecular structures in solids are discussed in detail. This project was conducted on June 30, 2009. The purpose of this project is to analyze the molecular motion in solid state and to determine the origin of physical properties.

项目成果

Crystalline Naphthylene Macrocycles Capturing Gaseous Small Molecules in Chiral Nanopores

结晶萘大环化合物在手性纳米孔中捕获气态小分子

• DOI: 10.1002/asia.202000876
• 发表时间: 2020
• 期刊: Chemistry - An Asian Journal
• 作者: Matsuno Taisuke;Fukunaga Kengo;Kobayashi Shuhei;Sarkar Parantap;Sato Sota;Ikeda Takuji;Isobe Hiroyuki
• 通讯作者: Isobe Hiroyuki

キラルな細孔に気体分子を吸着する結晶性ナフチレンマクロサイクル

在手性孔中吸附气体分子的结晶萘大环化合物

• 发表时间: 2021
• 作者: Okumura Takuma;Azuma Toshiyuki;Bennett Douglas A.;Caradonna Pietro;Chiu I-Huan;Doriese W. Bertrand;Durkin Malcolm S.;Fowler Joseph W.;Gard Johnathon D.;Hashimoto Tadashi;Hayakawa Ryota;Hilton Gene C.;Ichinohe Yuto;Indelicato Paul et al.;福永健悟，松野太輔，小林周平，Parantap Sarkar，佐藤宗太，池田拓史，磯部寛之
• 通讯作者: 福永健悟，松野太輔，小林周平，Parantap Sarkar，佐藤宗太，池田拓史，磯部寛之