多層縮環型ヘリセンの合成によるナノスプリング・ナノコイルの創製と機能の発現

通过多层融合螺旋烯的合成制备纳米弹簧和纳米线圈并进行功能表达

基本信息

批准号：
15750035
负责人：
大須賀秀次
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Wakayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

これまで我々は、ヘリセンジオールをさまざまな溶媒から再結晶することにより包接結晶や超分子結晶を得、その構造をX線結晶構造解析によって調べてきた。その中で、取り込んだ溶媒の種類やヘリセンジオールの立体構造で超分子構造が大きく異なり、ヘリセン骨格の構造も大きく変化することを明らかにしてきた。一方、ヘリセンの芳香環の外縁部に多くのアルキル基を導入し、一般の有機溶媒に非常に溶けやすい性質を持つヘリセンの合成に最近成功した。溶解度の高いヘリセンが合成できれば、これまでに報告例のない三層以上に縮環したヘリセンが得られ、ナノテクノロジーの一分野となる「分子スプリング」や「分子コイル」の創製に発展できると考え、現在研究を行っている。今年度は、ラセミ体、P体、M体それぞれのヘリセンジオールを出発物質とし、エチレンをリンカーとしたヘリセン分子のダイマーを合成した。その結果、ヘリセン分子のモノマーの比旋光度が約2200°であったのに対して、ダイマーの比旋光度は約3600°まで上昇した。分子量の違いを勘案すると、その比旋光度は約1.6倍に上昇した。この上昇分がエチレンをリンカーとしたことによる効果であり、モノマー間を共役結合で結ぶことによりモノマー間の相互作用が現れた結果と考えられる。さらに多くのヘリセン骨格を多数連ねることにより、非常に高い旋光度が発現し、偏光フィルターなどへの応用などが期待できると考えている。一方、二重らせん構造を持つDNAは平面構造を有する分子と相互作用(インターカレーション)を示すことが知られているが、ヘリセンのようならせん構造を有する分子との相互作用はほとんど報告されていない。そこで、リンカーの長さによって分子のらせんピッチをコントロールできる両末端を架橋したヘリセンを用い、らせんピッチと認識能の関係を調べた。

到目前为止，我们通过从各种溶剂中重结晶而获得了包含和超分子晶体，并通过X射线晶体结构分析研究了它们的结构。其中，已经揭示了超分子结构的不同之处在于溶剂掺入的类型和Helicene diol的三维结构，而Helicene骨骼的结构也有很大变化。另一方面，许多烷基被引入了芳香环的外边缘，并最近成功地合成了Helicenes，其特性在一般有机溶剂中非常可溶。我们目前正在进行研究，并认为，如果可以合成具有高溶解度的Helicene，则可以获得三层凝结环的Helicenes，可以获得以前从未报道过的三层，并且可以将其发展成分子弹簧和分子线圈的创造，这些固定是Nanotechnology的领域。今年，我们使用种族酸盐，P和M作为起始材料的螺旋二醇将螺旋分子二聚体合成，将乙烯作为接头合成。结果，螺旋分子单体的特异性光旋转约为2200°，而二聚体的特定光旋转增加到约3600°。考虑到分子量的差异，特定的光学旋转增加了约1.6倍。这种增加是将乙烯用作接头的效果，被认为是通过共轭键连接的单体之间相互作用的结果。此外，通过放置大量的Helicene骨骼，可以实现极高的光学旋转，我们认为它可以用于偏振滤波器和其他应用中。另一方面，已知具有双螺旋结构的DNA与平面结构（插入）的分子相互作用，但是与分子与螺旋结构（例如螺旋）的相互作用几乎没有报道。因此，我们使用的是在两端交联的螺旋烯，可以根据接头的长度控制分子的螺旋螺距，以研究螺旋螺距与识别能力之间的关系。