Precise Design of Covalent One-Dimensional Nanotubes with Well-defined Structures

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動的共有結合であるイミン結合を架橋部位として利用した構造の明確な共有結合性有機ナノチューブの合成面と面がかみ合うように導入したベンジル基のパラ位にアルデヒド基を5個導入した非対称ピラー[5]アレーンと、para-ジアミノベンゼンを架橋剤として混合し反応させることで、ピラー[5]アレーン2分子が連結したチューブ状構造の形成を行った。動的共有結合を利用することで、計10か所の反応がミスマッチなく進行し、ピラー[5]アレーン2分子が連結したチューブ構造を65％の収率で得ることができた。さらに得られたチューブの面性キラリティーを調べたところ、pS-pS、pR-pRのホモキラルなチューブ構造とともに、pS-pRのヘテロキラルなチューブ構造が混在していることが分かった。ゲスト分子を共存させてチューブを形成させることにより、ホモキラルなチューブとヘテロキラルなチューブの生成割合が変化し、ゲスト分子を共存させた時のほうが、ホモキラルなチューブが選択的に得られることを見出した。キラルカラムにより、これらチューブを分離することができた。また架橋剤であるジアミノ化合物の長さを変化させることにより、長さが異なる分子チューブを得ることにも成功した。得られたチューブについて、ゲスト分子を加えたところ、チューブを構成する2つのピラー[5]アレーンの空孔にゲスト分子が1分子取り込まれた後に、もう1つの空孔に取り込まれるといった負のアロステリック効果が見られた。ピラー[5]アレーン空孔へのゲスト分子の取り込みの情報が、もう一方のピラー[5]アレーン空孔へとリンカーを介して伝搬するために、このような負のアロステリック効果が見られたと考えられる。