レゾルシンアレーンカプセルの分子認識を利用した超分子オプトードの開発

利用间苯二酚芳烃胶囊的分子识别开发超分子光极

基本信息

批准号：
22KJ2319
负责人：
原田健太郎
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当研究室では，四つのビピリジン骨格を有するレゾルシンアレーンキャビタンドが一価の銅イオン存在下で自己集合することでD4対称性の超分子カプセルを形成することを報告している。本カプセルにキラルな4,4’-ジアセトキシビフェニルゲストが包接されると，二つのジアステレオマーの間にエネルギー差が生じ，らせん反転によって二つの存在比が変化する。また，包接させたキラル分子を再沈殿により除去することで空のキラルカプセルが得られる。前述した単分子からなるキラル分子を本カプセルの不斉誘導に利用する際，次の二つの問題点がある。一つ目は，誘導した後に除去することが困難であるという点である。二つ目は，カプセルに包接されるゲスト分子の大きさはカプセルの内部空孔の大きさに大きく依存するため，カプセルの大きさに合わせて一からキラル分子を設計・合成する必要があるという点である。今回私は，キラル源と大きさを調整する骨格を水素結合で連結したキラルな水素結合三量体をキラル誘導に用いるキラル成分として設計することにした。この水素結合三量体は，水素結合という共有結合に比べて弱い力で連結されているため，再沈殿での除去が容易になった。また今後の研究で，より大きな内部空孔を有する超分子カプセルからキラルカプセルを得る場合，キラル源はそのままで大きさを調整する分子構造の設計をするだけでよい。よって，キラル誘導に用いるキラル構造体の設計および合成の簡便性が向上した。今回設計したキラルな水素結合三量体は以前のキラル単分子に匹敵するキラル誘導のジアステレオ過剰率を示した。よって，キラルな水素結合三量体は従来のキラル単分子に代わる有用な骨格になったといえる。最後に得られたキラルカプセルに，発光団を有するアキラルな分子を包接させ，発光団をキラルな配置に誘導することで円偏光発光が発現することを見出した。

我们实验室报道了具有四个联吡啶骨架的间苯二酚芳烃空配体在一价铜离子存在下自组装形成具有D4对称性的超分子胶囊。当该胶囊中包含手性4,4'-二乙酰氧基联苯客体时，两种非对映异构体之间会出现能量差，并且由于螺旋反转，两者的丰度比会发生变化。此外，通过再沉淀除去所包含的手性分子，可以获得空的手性胶囊。当使用上述单分子手性分子进行本发明胶囊的不对称诱导时存在两个问题。首先是感应后很难去除。其次，胶囊中包含的客体分子的大小很大程度上取决于胶囊内部孔隙的大小，因此需要从头开始设计和合成手性分子以匹配胶囊的大小。这次，我决定设计一种手性氢键三聚体，其中手性源和尺寸调节骨架通过氢键连接，作为用于手性诱导的手性组分。这种氢键三聚体通过氢键连接，氢键比共价键弱，因此更容易通过再沉淀去除。此外，在未来的研究中，如果我们希望从内部孔隙较大的超分子胶囊中获得手性胶囊，我们只需要设计分子结构来调整大小，而手性源保持不变。因此，设计和合成用于手性诱导的手性结构的容易性得到了提高。新设计的手性氢键三聚体表现出与以前的手性单分子相当的非对映体过量的手性诱导。因此，可以说手性氢键三聚体已成为替代传统手性单分子的有用骨架。最后，研究人员发现，通过在获得的手性胶囊中包含含有发光体的非手性分子并将发光体诱导成手性构型，可以产生圆偏振光发射。