ジアセチレン骨格を基盤としたナノチューブ構造体の精密合成

カーボンナノチューブ(CNT)や有機分子が集まって合成される有機ナノチューブ(ONT)など、nmサイズのチューブ、いわゆる「ナノチューブ」は空洞をもつ筒状物質であり、多種多様な機能をもつことが知られている。現在、魅力的な性質を示す有機ナノチューブの「合成」に関する研究が精力的に行われているが、簡便に精密に強固なナノチューブを合成する手法は確立されていない。これに対してらせん高分子から有機ナノチューブを精密に形成する全く新しい合成法「Helix-to-Tube法」を用いることで多種多様な機能を示す剛直な有機ナノチューブを一段階で合成することに取り組んだ。多種多様な有機ナノチューブを構築する際に、らせん高分子からナノチューブへ変換する反応において多様性があれば、構築することのできるナノチューブは指数関数的に増加する。そこで現在までにHelix-to-Tube法で用いられてきたジアセチレンの変換を用いない新たなHelix-to-Tube法を考案した。具体的には、拡大ヘリセンにおける積み重ねられたアントラセン部位での[4+4]環化付加反応が可能ではないかと考え、拡大ヘリセンでのHelix-to-Tube法の適用を目指した。合成したベンゼン環が15個、17個からなる拡大ヘリセンについて、NMR解析やMS解析、X線構造解析ならびに紫外可視吸収スペクトルや蛍光スペクトル、円偏光二色性スペクトルなどを用いて物性評価や構造評価を行った。また、後者についてはエナンチオマーの光学分割とキラル光学特性を明らかにした。さらに、得られた知見を基にポリマーへの展開や、目的とする架橋反応の検討も行った。本成果は、新しい有機ナノチューブの合成手法としてのHelix-to-Tube法の価値を高めただけでなく、今後の新規ナノチューブや拡大ヘリセンの創出と応用展開を促進する上で重要であると考えられる。

カーボンナノチューブ(CNT)や有機分子が集まって合成される有機ナノチューブ(ONT)など、nmサイズのチューブ、いわゆる「ナノチューブ」は空洞をもつ筒状物質であり、多種多様な機能をもつことが知られている。現在、魅力的な性質を示す有機ナノチューブの「合成」に関する研究が精力的に行われているが、簡便に精密に強固なナノチューブを合成する手法は確立されていない。これに対してらせん高分子から有機ナノチューブを精密に形成する全く新しい合成法「Helix-to-Tube法」を用いることで多種多様な機能を示す剛直な有機ナノチューブを一段階で合成することに取り組んだ。多種多様な有機ナノチューブを構築する際に、らせん高分子からナノチューブへ変換する反応において多様性があれば、構築することのできるナノチューブは指数関数的に増加する。そこで現在までにHelix-to-Tube法で用いられてきたジアセチレンの変換を用いない新たなHelix-to-Tube法を考案した。具体的には、拡大ヘリセンにおける積み重ねられたアントラセン部位での[4+4]環化付加反応が可能ではないかと考え、拡大ヘリセンでのHelix-to-Tube法の適用を目指した。合成したベンゼン環が15個、17個からなる拡大ヘリセンについて、NMR解析やMS解析、X線構造解析ならびに紫外可視吸収スペクトルや蛍光スペクトル、円偏光二色性スペクトルなどを用いて物性評価や構造評価を行った。また、後者についてはエナンチオマーの光学分割とキラル光学特性を明らかにした。さらに、得られた知見を基にポリマーへの展開や、目的とする架橋反応の検討も行った。本成果は、新しい有機ナノチューブの合成手法としてのHelix-to-Tube法の価値を高めただけでなく、今後の新規ナノチューブや拡大ヘリセンの創出と応用展開を促進する上で重要であると考えられる。