ボロキシンを基盤とした動的変換技術の開発

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ボロキシンは、高い熱安定性とルイス酸性を示すことから、材料の分子モチーフとして魅力的である。一方でボロキシンは、容易に加水分解を受けボロン酸となることが知られており、材料の化学不安定性の原因となっている。そこで本研究では、「ボロキシンの加水分解を構造変換につなげる技術」の開発を目指している。本年度は、リング構造に組み込まれたボロキシンの合成とその平衡挙動調査の解明を目指し研究を行なった。その結果、我々が設計、合成した大環状トリボロン酸を脱水すると分子内ボロキシン形成が分子間ボロキシン形成に比べ優先的に進行し定量的に三環性ボロキシンを与えることを明らかにした。続いてそこに水を加えると定量的に大環状トリボロン酸へと戻った。また、この構造変換が、柔軟性/極性/大きさの変換を伴うことを明らかにした。脱水/加水だけでなく温度を外部刺激とした動的構造変換も可能であった。対照実験として同条件でモノボロン酸のボロキシン形成について温度変化を調査したところ、全くボロキシン形成が進行しなかったことから、トリボロン酸特有の動的構造変換であると言える。このユニークなトリボロン酸からのボロキシン形成について、熱力学パラメータを算出しその駆動力を明らかにした。以上のように、脱水/加水もしくは昇温/降温による大環状構造と三環性構造の構造変換を達成した。目的としていたボロキシンの加水分解を構造変換につなげることができた。