Aromatic architect: design of structures and spaces created by pi-conjugated systems and developments of their functions

芳香建筑师：由π共轭系统创建的结构和空间的设计及其功能的开发

• 批准号: 20H02721
• 负责人: 豊田 真司
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02721/
• 关键词: 芳香環; 大環状分子; らせん分子; 構造空間設計; ケージ化合物; ホスト－ゲスト; キラル光学特性; 分子機能; 超分子; キラル分子; 芳香環; 大環状分子; らせん分子; 構造空間設計; ケージ化合物; ホスト－ゲスト; キラル光学特性; 分子機能; 超分子; キラル分子

芳香環の部品を組み合わせて分子の構造や空間を自在に設計し，新しい化学物質を創製する「芳香環ナノアーキテクト」の発想に基づき，アントラセンを集合，縮合した大環状およびらせん形パイ共役系化合物を対象として研究を行った．研究３年目は，多様な環状およびらせん化合物の合成，機能化を行うための応用測定と評価を行った．大環状化合物のテーマについては，ヘテロ環芳香族ユニットであるアクリドンを組込んだ環状オリゴマーを合成し，分子構造，分光学的性質およびフェノール系ゲストとの会合を研究した．前年度に合成した周辺部に種々の置換基をもつケージ化合物を用いて，フラーレンとの会合を蛍光滴定測定により詳細に調べた．会合の強さに及ぼす置換基効果およびゲストの構造の効果を明らかにし，分子間相互作用と立体・電子効果の観点から結果を考察した．また，ケージ内部に包接されたC60分子が，ジャイロスコープのような挙動を示すことを温度可変X線結晶解析により明らかにした．他に，アントラセンとフェニレンを交互に連結した環状オリゴマーの合成とC60との会合を研究した．らせん形化合物のテーマについては，多様な構造をもつアントラセン縮合ヘリセン誘導体を合成し，構造と性質を調べた．嵩高い置換基を導入した誘導体のエナンチオマーを分割し，分子のひずみとキラル光学特性（円二色性と円偏光発光）の相関を評価した．分子内環化誘導体では，環構造内側の水素原子が非常に混雑した環境にあり，立体障害に基づく特異な分光学的データが観測された．高巻数らせん分子として，両端にナフタレンを縮合したアントラセン５量体の合成に成功し，構造とらせん反転の関係を見出した．上記の他に，アントラセンを先端部にもつピンセット形分子の結晶中における環状分子集合体の形成，アントラセン部分構造をもつプロペラ形分子の新規合成法と動的挙動を研究した．

基于“芳环纳米结构”的概念，他们通过组合芳香环零件以创建新的化学物质来自由设计分子结构和空间，我们对大环和螺旋饼共偶联的化合物进行了研究，这些化合物已融合并被融合并凝结了蒽。在研究的第三年中，我们对各种环状和螺旋化合物的合成和功能化进行了应用测量和评估。关于大环的主题，合成了杂环芳香族单位的环状低聚物，并研究了分子结构，光谱特性以及与酚类客人的关联。使用上一年合成的外围区域中具有各种取代基的笼子化合物，通过荧光滴定测量结果详细研究了与富勒烯的关联。取代基和宾客结构对关联强度的影响，并从分子间相互作用和立体电子效应的角度检查了结果。此外，可变温度X射线晶体学表明，笼子内部的C60分子像陀螺仪一样。此外，我们研究了与蒽和苯乙烯交替的循环低聚物的合成及其与C60的缔合。关于螺旋化合物的主题，合成了具有多种结构的蒽烯融合的衍生物，并研究了其结构和特性。分辨出具有大量取代基的衍生物的对映异构体，并评估了分子应变与手性光学特性（圆形二色性和圆形极化发射）之间的相关性。在分子内环化衍生物中，环结构内的氢原子在非常拥挤的环境中，并且观察到基于空间阻滞的独特光谱数据。我们成功地合成了蒽五聚体，两端都以萘缩合为高旋转的螺旋分子，并发现结构与螺旋反转之间存在关系。除上述外，我们还研究了在尖端上用蒽的镊子形分子晶体中的环状分子组件的形成，以及具有蒽部分结构的螺旋桨形分子的新型合成方法和动态行为。