非平面多環芳香族炭化水素の包接による新奇物性と反応の開拓

本研究は、非平面（ボウル型）の芳香族化合物を自己組織化ケージ内へ包接させることで、単独では見られないコンホメーションを誘起、特異な反応性や物性を解明することを目標としている。まず、代表的な非平面状の芳香族化合物であるコラニュレンを、１または２分子、自己組織化ケージへ包接させることで、単独では不安定な平面のコンホメーションを誘起させることを試みた。さまざまな形状の自己組織化ケージのうち、箱形のケージが最適であると考え、包接を行った。まず、平面有機分子を１分子包接できる、小さな箱形ケージを用いた場合は、全く包接されなかった。一方、もう少し大きな箱形のケージを用いた場合には、コラニュレンが２分子包接されることを見いだした。誘導体であるブロモコラニュレンを用いた場合には、包接錯体の単結晶が得られ、X線結晶構造解析の結果、箱形のケージとのスタッキングにより、通常は非平面のコラニュレン分子がほぼ平面に近いコンホメーションに誘起されていることが明らかとなった。さらに、この箱形の自己組織化ケージに対して、非平面のコラニュレンと平面のナフタレンジイミドを混合することで、箱形のケージ内にコラニュレンとナフタレンジイミドがペア選択的に包接されることも見いだした。この包接錯体についてもX線結晶構造解析を行い、包接されたコラニュレンがナフタレンジイミドとのスタッキングにより、平面に近いコンホメーションへと誘起されたことを明らかにした。以上、自己組織化錯体のナノ空間を利用することで、非平面の芳香族分子の特異なコンホメーションの誘起を達成した。このように、空間を介した弱い相互作用のみによって、非平面の芳香族分子のコンホメーションを制御した例は極めて少なく、また、そのコンホメーションのX線構造解析に成功した初の例であり、重要な学術的成果となった。

本研究は、非平面（ボウル型）の芳香族化合物を自己組織化ケージ内へ包接させることで、単独では見られないコンホメーションを誘起、特異な反応性や物性を解明することを目標としている。まず、代表的な非平面状の芳香族化合物であるコラニュレンを、１または２分子、自己組織化ケージへ包接させることで、単独では不安定な平面のコンホメーションを誘起させることを試みた。さまざまな形状の自己組織化ケージのうち、箱形のケージが最適であると考え、包接を行った。まず、平面有機分子を１分子包接できる、小さな箱形ケージを用いた場合は、全く包接されなかった。一方、もう少し大きな箱形のケージを用いた場合には、コラニュレンが２分子包接されることを見いだした。誘導体であるブロモコラニュレンを用いた場合には、包接錯体の単結晶が得られ、X線結晶構造解析の結果、箱形のケージとのスタッキングにより、通常は非平面のコラニュレン分子がほぼ平面に近いコンホメーションに誘起されていることが明らかとなった。さらに、この箱形の自己組織化ケージに対して、非平面のコラニュレンと平面のナフタレンジイミドを混合することで、箱形のケージ内にコラニュレンとナフタレンジイミドがペア選択的に包接されることも見いだした。この包接錯体についてもX線結晶構造解析を行い、包接されたコラニュレンがナフタレンジイミドとのスタッキングにより、平面に近いコンホメーションへと誘起されたことを明らかにした。以上、自己組織化錯体のナノ空間を利用することで、非平面の芳香族分子の特異なコンホメーションの誘起を達成した。このように、空間を介した弱い相互作用のみによって、非平面の芳香族分子のコンホメーションを制御した例は極めて少なく、また、そのコンホメーションのX線構造解析に成功した初の例であり、重要な学術的成果となった。