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分子機械「光動力キラル分子モーター」の開発と応用

分子机器“光动力手性分子马达”的研制与应用

基本信息

批准号：
15710073
负责人：
桑原俊介
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15710073/
关键词：
分子機械分子モーター光異性化回転動力学 X線結晶構造解析 CDスペクトル CSDP acid法光学分割光異性化反応活性化エネルギーフラーレン絶対配置決定シス-トランス光異性化熱異性化の動力学速度定数光定常状態

项目摘要

物質の扱える最小単位である原子,分子をナノレベルで制御する,すなわちナノテクノロジーの究極の目的の一つは「分子機械」の製作である.本研究室では先に,分子機械「光動力キラル分子モーター」の開発に世界で初めて成功した.キラル分子モーターは,光エネルギーによる二重結合のシス-トランス異性化を回転の動力源とし,分子のキラリティーによって回転方向の制御に成功している.また,360度回転し原形に戻ることから連続回転が可能である.しかし,モーターの回転のステップの1つである熱異性化反応が遅いことに改良の余地が残されていた.本年度の研究では,熱異性化反応における反応速度を向上させる目的で,キラル分子モーターの新規五員環型モデル(2S,2'S)-(M,M)-(E)-1aを開発し,回転の動力学を調べた.前駆体のキラルケトン(S)-(+)-2はCSDP acid法によって合成し,絶対配置をX線結晶構造解析で決定した.キラルケトン(S)-(+)-2を用いてMcMurry反応を行い,光学活性な五員環型分子モーター(2S,2'S)-(M,M)-(E)-1aを26%の収率で合成した.合成した五員環型分子モーターおよびそのモーター回転異性体の光異性化,熱異性化をCDスペクトルで追跡し,モーターの回転の動力学を明らかにした.光異性化は,20秒程度でほぼ一方向に反応が起こることがわかった.また,不安定異性体(2S,2'S)-(P,P)-(E)-1dの熱異性化における活性化エネルギーE_aは16.8kcal mol^<-1>であり,これは六員環型分子モーターに比べて約8kcal mol^<-1>も低い値であることがわかった.以上,各ステップの反応速度の向上により,新規五員環型分子モーターの回転の高速化を達成することに成功した.

The smallest unit of matter is atom, molecule, etc. The ultimate goal is molecular machinery. Our laboratory is the pioneer in the development of molecular machinery "photodynamic molecular machinery". The molecular structure of the molecule is different from the molecular structure of the molecule. 360 degrees back to the original shape. There is room for improvement in the thermal anisotropy of the reaction. This year's research aims at increasing the reaction velocity of thermal anisotropy, developing a new five-member ring structure (2S,2'S)-(M,M)-(E)-1a, and adjusting the kinetics of the reaction. The precursor was synthesized by the (S)-(+)-2 CSDP acid method and determined by X-ray crystallographic analysis. The synthesis rate of optically active five-membered ring molecules (2S,2'S)-(M,M)-(E)-1a was 26%. The optical and thermal anisotropy of synthetic five-membered ring molecules and the kinetics of their reversion have been clarified. Photo-anisotropy, 20 seconds degree The thermal anisotropy of the unstable isomer (2S,2 'S)-(P,P)-(E)-1d was activated by a reaction temperature of 16.8 kcal mol^, which was lower than that of <-1>the six-membered ring molecule by about 8kcal mol^<-1>. The speed of the reaction of each element is increased, and the speed of the reaction of the new five-member ring molecule is increased.

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A New Model of Light Powered Chiral Molecular Motor with Higher Speed of Rotation, Part 2 -Dynamics of Motor Rotation

一种新型光动力手性分子电机，具有更高的旋转速度，第 2 部分 - 电机旋转动力学

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Eur.J.Org.Chem. 2005・21
影响因子：
0
作者：
Takuma Fujita;Shunsuke Kuwahara
通讯作者：
Shunsuke Kuwahara

Novel Chiral Molecular Tools for Preparation of Enantiopure Alcohols by Resolution and Simultaneous Determination of Their Absolute Configurations by the 1H NMR Anisotropy Method

通过 1H NMR 各向异性方法拆分并同时测定其绝对构型来制备对映体纯醇的新型手性分子工具

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
J. Synth. Org. Chem. 62
影响因子：
0
作者：
Takeshi Kawase;Hiroyuki Kurata;Hiroyuki Kurata;Hiroyuki Kurata;Takeshi Kawase;Hiroyuki Kurata;Hiroyuki Kurata;Hiroyuki Kurata;Hiroyuki Kurata;Yusuke Kasai;Hiroyuki Kurata;Nobuyuki Harada;Hiroyuki Kurata;Nobuyuki Harada;Hiroyuki Kurata;Nobuyuki Harada;Krisztina Gyimesi-Forras;Junpei Naito;Shunsuke Kuwahara;Kouzou Matsumoto;Masashi Kosaka;Takeshi Kawase;Kouzou Matsumoto;Kazuaki Akasaka;Takeshi Kawase;Takuma Fujita;Kouzou Matsumoto;Shunsuke Kuwahara;Takeshi Kawase;Kouzou Matsumoto;Shunji Ito;Krisztina Gyimesi-Forras;Takeshi Kawase;Junpei Naito;Kouzou Matsumoto;Takeshi Kawase;Shunsuke Kuwahara;Masashi Kosaka;Kouzou Matsumoto;Nobuyuki Harada;Kazuaki Akasaka;Takeshi Kawase;Takeshi Kawase;Takuma Fujita;Shunsuke Kuwahara;Shunji Ito;Junpei Naito;Kazuaki Akasaka;Takuma Fujita;Hiroyuki Kurata;Shunsuke Kuwahara;Takeshi Kawase;Shunji Ito;Hiroyuki Kurata;Krisztina Gyimesi-Forras;Takeshi Kawase;Junpei Naito;Shunsuke Kuwahara;Hiroyuki Kurata;Masashi Kosaka;Hiroyuki Kurata;原田宣之;Hiroyuki Kurata;Takeshi Kawase;Hiroyuki Kuwata;Ken Ohmori;Akio Ichikawa;Yusuke Kasai;T.Kawase;Takeshi Kawase;Yusuke Kasai
通讯作者：
Yusuke Kasai

Synthesis of enantiopure phthalides including 3-butylphthalide, a fragrance component of celery oil, and determination of their absolute configurations