マクロ環型尿素分子を用いた逆ベシクルの創製と機能制御

使用大环尿素分子反转囊泡的创建和功能控制

基本信息

批准号：
15750122
负责人：
林田修
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyushu 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

有機溶媒中で自己形成する分子組織体はバルク相とは異なるユニークな微視的環境を提供できるために、分子認識や触媒反応の場としての活用が期待できる。しかしながら、水中ミセルに対する有機溶媒中の逆ミセルが活発に研究されているのに対して、水中のベシクルに対する有機溶媒中のそれは殆ど研究例がない。そこで、我々は、特定のコンフォメーションをとるように予めプログラムされた機能性分子としてレゾルシナレンに立体的に嵩高い光学活性尿素を8つ導入した分子の開発に取り組んだ。本研究では、有機溶媒中における逆ベシクルの形成を目指して、より立体障害の少ないアルキル尿素を導入したレゾルシナレン誘導体を分子設計し、開発することに成功した。水素結合形成能および会合特性を検討したところ、クロロホルム中において粒径が400-700nmのベシクル状会合体を形成することを、DLS、XRDおよびTEMによって明らかにした。唯一、逆ベシクルを形成することが報告されているMendozaの分子が環状尿素によるface-to-face型の水素結合を利用して自己会合体を形成しているのに対して、本研究では、side-by-side型の水素結合をバンドル状に寄り集めて制御することで、同様な逆ベシクルが形成できることを初めて明らかにした。さらに、逆ベシクルの尿素ドメインには塩化物イオンなどのアニオンがゲストとして捕捉されることも実証した。本研究の成果は、有機合成化学および分子認識化学に基づいて、側鎖が分子内水素結合によって寄り集まるようにプログラムされた機能性分子を用いてユニークな逆ベシクルを開発するための有益な知見として意義深い。

在有机溶剂中自形成的分子组装体可以提供不同于本体相的独特的微观环境，因此有望用作分子识别和催化反应的位点。然而，虽然相对于水中的胶束，有机溶剂中的反胶束已被积极研究，但几乎没有对有机溶剂中的水中的囊泡的研究。因此，我们致力于开发一种分子，其中八种空间庞大的光学活性脲被引入间苯二酚中，作为预编程采用特定构象的功能分子。在本研究中，我们成功设计并开发了一种掺有空间位阻较小的烷基脲的间苯二酚衍生物，旨在在有机溶剂中形成反向囊泡。当我们研究氢键形成能力和缔合特性时，我们发现使用 DLS、XRD 和 TEM 在氯仿中形成了粒径为 400-700 nm 的囊泡状聚集体。而 Mendoza 分子是唯一报道形成倒置囊泡的分子，它利用与环脲的面对面氢键形成自缔合，在这项研究中，首次揭示了类似的倒置囊泡可以通过将并排氢键聚集成束来控制它们而形成。此外，我们证明了阴离子（例如氯离子）作为客体被捕获在倒置囊泡的尿素域中。这项研究的结果为利用侧链通过分子内氢键聚集在一起的功能分子开发独特的反向囊泡提供了有用的知识，这具有重要意义。