輪が一方向に併進するロタキサンの合成

环单向运动轮烷的合成

基本信息

批准号：
06J50652
负责人：
押切友也
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J50652/
关键词：
ロタキサンシクロデキストリンピリジニウム一方向性

项目摘要

生体内に於いては、分子が特異的な相互作用により超分子構造を構築し、それらがさらに複合化、組織化することでより高次の超分子構造を形成し、様々な機能、物性を発現している。これらの各分子単独では発揮し得ない機能が生命を維持していく上で必要不可欠である。本研究では、分子の移動方向を規制することにより生体が様々な機能を発現させることに成功していることに注目し、人工系でのこのように運動方向の制御された系を構築し、生体系のシステムを化学の観点から解明することをきわめて重要であると位置づけている。その達成には環状分子と軸分子が非共有結合によって連結されたロタキサン状化合物を生体系モデルとしたアプローチ方法が、最も簡単でかつ独創的が高いと考えられる。2位にメチル基を導入したピリジニウム基をロタキサンの軸分子の二つの包接部位(ステーション)間に導入するこにより、環状分子であるα-シクロデキストリン並進方向或いは速度を制御することに成功した。二つのステーション部位の個々の熱力学安定性はほとんど変わらないのにもかかわらず、シクロデキストリンの進行方向と後退方向の速度には2倍程度もの差がみられた。このことはロタキサン上の環状分子の進行方向を速度論的に制御できた例と言える。このような挙動はシクロデキストリン及び軸分子の非対称で剛直な性質に由来すると考えられる。以上のことから、輪が一方向に並進するロタキサンの合成に成功した。

在生物体中，分子通过特定的相互作用构建超分子结构，这些结构进一步复合和组织形成高阶超分子结构，从而表现出各种功能和物理性质。这些分子无法单独执行的功能对于维持生命至关重要。在这项研究中，我们重点关注生物体通过调节分子运动方向成功地表达各种功能，并构建了一个以这种方式控制运动方向的人工系统。从化学角度看生物系统。为了实现这一目标，最简单、最原始的方法是使用类轮烷化合物作为生物系统模型，其中环状分子和轴向分子通过非共价键连接。通过在轮烷轴分子的两个包涵位点（站）之间的2位引入带有甲基的吡啶鎓基团，我们成功地控制了环状分子α-环糊精的平移方向或速度。尽管两个站点的各自热力学稳定性几乎相同，但环糊精的前进和后退速度却相差两倍。这可以说是能够以动力学方式控制轮烷上环状分子的运动方向的例子。这种行为被认为是由于环糊精和轴向分子的不对称和刚性特性。基于上述，我们成功合成了一种环向一个方向平移的轮烷。