ロタキサンの長距離シャトリング運動に対する有効なブレーキの開発

分子機械の設計指針を確立するためには、分子機械の構成要素の構造と動作の相関が正確に調べられていなければならないが、ロタキサン型分子機械で古くから研究されているシャトリング運動でさえ、その相関、特に制動に関する効率についてはほとんど調べられていない。そこで、ロタキサン型分子ブレーキシステムのシャトリング運動速度の制動効率を左右する構造要件の影響を定量的に調べることを研究目的とした。本研究では、軸構造の違いがシャトリング速度におよぼす効果を定量的に調べるために設計した、複数のフェニレンエチニレン単位をスペーサーに組みこんだロタキサンを、前年度に合成したn個のフェニレン単位をスペーサーに組みこんだロタキサンと同様にして、ジベンゾ24-クラウン-8と組みあわせて合成した。得られたロタキサンのシャトリング運動の速度を、温度可変NMR測定と、得られたスペクトルの線形解析により求めた。また軸に自由度を持たせた、1個のフェニレンエチニレン単位をスペーサーに組みこんだロタキサンを新たに設計し、合成を完了した6得られたロタキサンのシャトリング運動の速度を調べ、軸の自由度の効果を定量的に調べた。その結果、スペーサーの柔軟性がシャトリング運動性に大きな影響をおよぼすことを見いだした。さらに、計画には書かれていなかった、複数の柔軟な部位がスペーサーに組みこまれた、新たな構造をした軸分子とそれを使ったロタキサンの合成を実施した。スペーサーの長さの違いがシャトリング運動性におよぼす効果を調べた論文をフルペーパーとして投稿するために必要な追加のデータ収集を終え、現在投稿中である。

分子機械の設計指針を確立するためには、分子機械の構成要素の構造と動作の相関が正確に調べられていなければならないが、ロタキサン型分子機械で古くから研究されているシャトリング運動でさえ、その相関、特に制動に関する効率についてはほとんど調べられていない。そこで、ロタキサン型分子ブレーキシステムのシャトリング運動速度の制動効率を左右する構造要件の影響を定量的に調べることを研究目的とした。本研究では、軸構造の違いがシャトリング速度におよぼす効果を定量的に調べるために設計した、複数のフェニレンエチニレン単位をスペーサーに組みこんだロタキサンを、前年度に合成したn個のフェニレン単位をスペーサーに組みこんだロタキサンと同様にして、ジベンゾ24-クラウン-8と組みあわせて合成した。得られたロタキサンのシャトリング運動の速度を、温度可変NMR測定と、得られたスペクトルの線形解析により求めた。また軸に自由度を持たせた、1個のフェニレンエチニレン単位をスペーサーに組みこんだロタキサンを新たに設計し、合成を完了した6得られたロタキサンのシャトリング運動の速度を調べ、軸の自由度の効果を定量的に調べた。その結果、スペーサーの柔軟性がシャトリング運動性に大きな影響をおよぼすことを見いだした。さらに、計画には書かれていなかった、複数の柔軟な部位がスペーサーに組みこまれた、新たな構造をした軸分子とそれを使ったロタキサンの合成を実施した。スペーサーの長さの違いがシャトリング運動性におよぼす効果を調べた論文をフルペーパーとして投稿するために必要な追加のデータ収集を終え、現在投稿中である。