電荷移動相互作用を駆動力とする分子ピンセットの合成と三次元非局在π電子系の構築

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様々な有機化合物を三次元的に配置し、分子集合体として新しい機能を発現させようとする場合には個々の分子を如何にして三次元的に配置するかが重要な課題である。本研究においては、比較的弱い分子間力である電荷移動相互作用やファンデルワールス力を用いて化合物の立体配置や、あるいは分子間の相対配置がどのように制御されるのかを明らかにするため、弱い分子間力を駆動力に用いて構造が変化する分子ピンセットの構築を行った。基本骨格としては、オルトシクロファンを組み合わせた系を用い、π電子系と相互作用する芳香環として、ナフタレン環、フェナントレン環を導入した。このホスト化合物と種々の電子受容体との錯体形成について調べるため、UVおよびNMRスペクトルを測定した。UVスペクトルにおいては、電荷移動(CT)錯体に帰属される新たな幅広い吸収帯が450〜500nm付近に現われ、このCT吸収帯を用いて、錯体の組成比を連続変化法によって求めたところ、いずれの場合も1:l錯体であることがわかった。また、これらの錯体の会合定数をNMR滴定実験により求めたところ、会合定数の大きさは、ホスト-ゲスト間の電荷移動相互作用の大きさのみで決定されていないことがわかった。これらの錯体の構造をより詳しく調べるためX線結晶解析を行った。その結果、ホストはシン型の配座をとっており、互いに向かい合ったナフタレン環とフェナントレン環の間にゲストが挟み込まれた構造をとっていた。この構造においては芳香環同士がほぼ平行に位置しており、その面間距離は約3.3Åとπ-πスタッキングに理想的な距離であることが分かった。