合成二重ラセン化合物の異方的・三次元的・動的な柔軟集合体構築とマクロスケール伸縮

合成双螺旋化合物的各向异性、三维、动态柔性组装结构和宏观拉伸

基本信息

批准号：
17K08203
负责人：
齋藤望
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、エチニルヘリセンオリゴマーの動的で可逆的な二重ラセン‐ランダムコイル構造変化を利用してマクロスケール運動機能性物質を開発することを目的とする。エチニルヘリセンオリゴマーの性質を分子構造によって精密制御したのち、自己組織化によって多数の分子が異方的・三次元的に集合した動的システムを構築する方法論を開発する。異方的なマクロ自立物質をボトムアップ的に構築し、構造変化に伴う分子長変化を増幅することで、マクロスケールの異方的な伸縮運動に変換する。期間中に、以下のことを行った。（１）異方的な集合体を得るため、末端にビシクロヘキシル骨格を含むサーモトロピック液晶部を有するオリゴマーを設計した。複数のモデル化合物を合成したが液晶性を示さず、構造の検討を続けた。また、これらのリオトロピック液晶形成を検討した。（２）超長鎖アルカンの結晶性を利用して異方的多層構造を得るため、炭素数１２８の超長鎖アルカン部を末端に有するオリゴマーを設計した。末端部となる超長鎖アルカン誘導体を合成し、物性を調べた。（３）末端部にトリエチレングリコール部を有するオリゴマーについて、擬鏡像異性体と混合するとリオトロピック液晶性を発現することを見出し、詳細を調べた。液晶から溶媒を除去すると長距離秩序を有する固体を形成した。また、貧溶媒中に射出すると長距離的に異方性を有する糸状の物質が得られた。電場や磁場などの配向場を要せず小分子の自己組織化によって長距離秩序を発現した希少な例であり、異方性物質構築のために有益な結果である。（４）異方性ある自立物質を得るため、オリゴマーを含む液晶ポリマーの合成を検討した。（５）これまでに開発したオリゴマーは熱刺激に応答性して二重ラセン‐ランダムコイル構造変化を行うものであった。pH変化や化学物質に応答して構造変化を行うオリゴマーを合成するため、含窒素ヘリセンの合成を進めた。

本研究的目的是利用乙炔基螺烯低聚物的动态和可逆双螺旋-无规卷曲结构变化来开发宏观动力学功能材料。通过分子结构精确控制乙炔基螺烯低聚物的性质后，我们将开发一种方法来构建一个动态系统，其中许多分子通过自组装进行各向异性和三维组装。通过自下而上构建各向异性宏观自支撑材料，并放大与结构变化相关的分子长度变化，将其转化为宏观各向异性拉伸运动。期间，我们做了以下几件事： (1)为了获得各向异性聚集体，设计了末端含有二环己基骨架的热致液晶部的低聚物。尽管合成了几种模型化合物，但它们不表现出液晶性，因此我们继续研究它们的结构。我们还研究了这些溶致液晶的形成。 (2)为了利用超长链烷烃的结晶性获得各向异性的多层结构，设计了末端具有碳原子数为128的超长链烷烃部分的低聚物。我们合成了一种作为末端部分的超长链烷烃衍生物，并研究了其物理性质。 (3)我们发现末端具有三甘醇部分的低聚物与假对映体混合时表现出溶致液晶性，并对其进行了详细研究。从液晶中除去溶剂形成具有长程有序的固体。此外，当注入不良溶剂中时，获得了具有长程各向异性的丝状材料。这是通过小分子自组装表达长程有序的罕见例子，无需电场或磁场等取向场，对于构建各向异性材料来说是一个有用的结果。 (4)为了获得各向异性自支撑材料，我们研究了含有低聚物的液晶聚合物的合成。 (5) 迄今为止开发的低聚物在热刺激下会发生双螺旋随机线圈结构变化。我们继续合成含氮螺旋烯，以合成能够响应 pH 变化和化学物质而发生结构变化的低聚物。

项目成果

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专利数量（0）

Inverse thermoresponse of a water-soluble helicene oligomer in aqueous-organic mixed solvent systems

水溶性螺旋烯低聚物在水-有机混合溶剂体系中的逆热响应

DOI：
10.1016/j.tet.2017.08.046
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
2.1
作者：
Saito Nozomi;Kobayashi Higashi;Yamaguchi Masahiko
通讯作者：
Yamaguchi Masahiko

合成ラセン分子を基盤とするマクロレベル現象制御

基于合成螺旋分子的宏观现象控制

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
齋藤　望
通讯作者：
齋藤　望

ビシクロヘキシルを有するエチニルヘリセンオリゴマーの合成とリオトロピック液晶ゲル形成

具有双环己基的乙炔基螺烯低聚物的合成和溶致液晶凝胶的形成

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
齋藤望;○湯澤玲介;山口雅彦
通讯作者：
山口雅彦

Synthesis of 1,128-Octacosahectanediol and Its Sharp Thermoresponse in Solution with Concomitant Structural Change

1,128-八十六烷二醇的合成及其在溶液中的急剧热响应以及伴随的结构变化

DOI：
10.1002/slct.201701356
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
2.1
作者：
Saito Nozomi; Shinozaki Yasuhiro;Shigeno Masanori;Mushiake Kumiko;Yamaguchi Masahiko
通讯作者：
Yamaguchi Masahiko

Long-range Anisotropic Structural Films and Fibers Formed from Lyotropic Liquid Crystal Gels Containing Hetero-double-helices with C16 Terminal Groups

由含 C16 端基异双螺旋的溶致液晶凝胶形成的长程各向异性结构薄膜和纤维