特異な高次構造を持つ超分子ポリマーの設計と創製

设计和创造具有独特高阶结构的超分子聚合物

• 批准号: 17J02520
• 负责人: 新津 敬介
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J02520/
• 关键词: 超分子ポリマー; 超分子重合; 分子認識; 水素結合; 環構造; らせん構造; 螺旋構造; π共役; 自己集合; 超分子集合体; 相補的水素結合; ナフタレン

本研究は”特異な高次構造を持つ超分子ポリマーの設計と創製”を基盤とし、革新的な新現象の開拓を目的としている。本研究のモノマーの基本骨格は、芳香族部位に水素結合部位と長鎖アルキル鎖を導入した分子である。これまでに、コア部位にナフタレンを導入した脂溶性ナフタレンモノマーが環状超分子ポリマーを形成することが明らかとなっていた。昨年度は、芳香族部位に光応答性分子やナフタレンからπ共役系をより拡張した分子の超分子ポリマーの構造および特性を精査した。また、２種類の分子を混合したときの超分子重合過程についても調査してきた。本年度は、長鎖アルキル鎖とπ共役系の結合部位に注目した。この結合部位へ電子求引性部位を導入し、これまでの超分子ポリマーと比較して、その影響を調査した。芳香族部位がアゾベンゼンの分子は、電子求引性基を導入することで、ランダムコイル状超分子ポリマーを形成し、熱をかけることでらせん状結晶へ相転移した。また、芳香族部位がナフタレンの場合はファイバー状超分子ポリマーを与えた。さらに、時間経過とともに分子間相互作用部位が組み替わり、これによって熱力学的に安定な結晶へ構造転移することが明らかとなった。これらの結果から、電子求引性基を導入した分子は、速度論的に超分子ポリマーを形成し、最終的に熱力学的に安定な結晶構造を形成することが明らかになった。単一分子の調査で、電子求引性基を導入により芳香族部位が電子不足状態になっていたため、電子求引性基の有無での分子認識が起きることを期待した。そこで、電子求引性基の有無が異なる上記の２種類のナフタレン分子を混合した。すると、速度論的にアモルファス構造を形成し、時間経過とともに静電相互作用で単一分子では観察されないらせん状超分子ポリマーを形成した。さらに、このらせん構造は熱によってある温度で素早く崩壊することが明らかとなった。

The purpose of this research is to "design and create specific high-order structures and supramolecular structures" and to develop innovative new phenomena. In this study, the basic structural structure of the human body, the aromatic part and the hydrogen-binding part, and the introduction of the long locking molecule into the molecule were introduced.これまでに、コア区にナフタレンをIntroduction of したfat-soluble ナフタレンモノマーが cyclic supramolecular ポリマーをforms することが明らかとなっていた. Yesterday's year, the aromatic part of the light-responsive molecule やナフタレンからπ co-service system をより拡张したmolecule のsupramolecule ポリマーのstructure およびcharacteristics をより拡张した.また、The mixing of two types of molecules and the supermolecular superposition process are investigated. してきたThis year, the joint part of the long lock アルキル lock and π joint system is the focus.このJointing site and electron attraction site をIntroduction しこれまでのSupermolecule ポリマーとComparison して、そのInfluence をinvestigation した. Aromatic part がアゾベンゼンのmolecule は, electron attracting group を introduction することで, ランダムThe コイル-like supramolecular ポリマーを is formed and the hot をかけることでらせん-like crystal is phase-shifted.また, aromatic parts がナフタレンの cases はファイバー-like supramolecular ポリマーを and えた.さらに、Time 経pass とともにIntermolecular interaction part がgroup み substitute わり、これにIt is a stable and stable crystal structure of thermodynamics.これらのRESULTから, したmolecule は introduced by electron excitation base, にsupermolecule ポリマー of velocity theoryをFormation, the final thermodynamically stable なcrystal structure をformation することが明らかになった. Investigation of a single molecule, introduction of an electron attracting base into an aromatic part, electron deficiency state, presence or absence of an electron attracting base, recognition of a molecule, and anticipation of the molecule.そこで、Electron priming base のがdifferent なるThe above mentioned 2 types of のナフタレンmolecules をmixedした.すると, speed theory にアモルファス structure を formation し, time passes とともに electrostatic phase The interaction is a single molecule and a supermolecule is formed.さらに、このらせんstructuralは热によってあるTemperatureで素hayくcollapse壊することが明らかとなった.

项目成果

Transformation from Amorphous into Helical Supramolecular Coaggregates through Molecular Recognition

通过分子识别从非晶态转变为螺旋超分子共聚集体

• 发表时间: 2018
• 作者: Keisuke Aratsu;Shiki Yagai
• 通讯作者: Shiki Yagai

Hydrogen bond-directed supramolecular polymorphism leading to soft and hard molecular ordering

• DOI: 10.1039/d0cc01636e
• 发表时间: 2020-04-21
• 期刊: CHEMICAL COMMUNICATIONS
• 影响因子: 4.9
• 作者: Aizawa, Takumi;Aratsu, Keisuke;Yagai, Shiki
• 通讯作者: Yagai, Shiki

Photoresponsive Circular Supramolecular Polymers: A Topological Trap and Photoinduced Ring-Opening Elongation

• DOI: 10.1002/anie.201811237
• 发表时间: 2019-03-18
• 期刊: ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
• 影响因子: 16.6
• 作者: Adhikari, Bimalendu;Aratsu, Keisuke;Yagai, Shiki
• 通讯作者: Yagai, Shiki

Emergence of Helical Supramolecular Copolymers through Molecular Recognition

通过分子识别出现螺旋超分子共聚物

• 发表时间: 2018
• 作者: 新津敬介;矢貝史樹
• 通讯作者: 矢貝史樹