[スポンサーリンク]

ホスト分子

シアノスター Cyanostar

[スポンサーリンク]

シアノスター  (Cyanostar)[1]は、tert-butylbenzeneとacrylonitrileを構成単位とする環状分子である (図1)。

合成化学的に作られる大環状分子の一つである。2013年にAmar H. Floodらが合成した。合成でつくる環状分子の中では、比較的簡単かつ大量に合成できる (7 Step, 8.9 g, 52% total yield、下記参照)。環内孔は4.5 (モノマー)−5.2 (スタッキングダイマー) Å程度の電子不足な空間である。すなわち、アニオンなどの電子豊富な化合物を捕捉できる。この性質を利用し、超分子合成に展開されている。

図1. シアノスターの構造と軸不斉

 

構造

tert-butylbenzeneの3,5位と、acrylonitrileの2,3位とが、それぞれ交互に縮合した骨格を構成単位とし、5単位が円状に連なった環状分子である。分子の構造が星型に見えること、この分子の性質を決定づける官能基がシアノ基であったことから、シアノスターと名付けられた。

分子中心に五回回転軸をもつ。その軸に沿った軸不斉をもち、縮合方向ならびに環の巻く方向によってP体とM体が存在する。

結晶中では1対のスタッキング構造(スタッキングダイマー)をとっている。P体とM体は、全体の存在比が1:1である。しかしながら、スタッキングダイマーはPMMPPPMMのように複雑なダイマー構造をとっており、その存在確率は完全に等価ではない。(Whole-Molecule Disorder解析によって明らかにしている。詳しくは論文参照。)

環内孔は4.5 (モノマー)−5.2 (スタッキングダイマー) Å程度の大きさをもつ。超分子で用いられる環状分子と比較すると、α-シクロデキストリンと同じ程度の大きさである。

具体的な合成法

5-tert-butyl-isophthalicacidを還元してジオール化し、一方のヒドロキシル基をブロモ化、続いてシアノ化する。残りのヒドロキシル基をPCC酸化でアルデヒド化することでモノマーを得る (図2)。そのモノマーを、炭酸セシウム存在下でKnoevenagel縮合させて、シアノスターを得る。

全7段階を非常に簡単な反応でのみで合成でき、総収率は52%である。最大収量は8.9 gである。合成する環状分子の収率としては高い収率・収量である。

最終段階の環化収率が高い理由は、炭酸イオン(CO32-)のまわりに電子不足なモノマーが集り、それを鋳型として縮合反応が起きたからである。(テンプレート効果

図2. シアノスターの合成法

 

性質

環内孔は電子密度が低い。また、環内孔に向いた水素は、水素結合能が非常に高い。これらはシアノ基によって電子が引かれているためである。実際にNMRスペクトルを測定すると、環内孔のプロトンを低磁場領域に観測できる。シアノスターの構成単位のDFT計算と静電ポテンシャル計算によっても、この事実が支持されている。

図3. シアノスターとアニオン類の錯形成: (a) 模式図、(b) アニオンの大きさと会合定数の関係 (論文[1]より転載)

開発者のFloodらは、シアノスターと様々なアニオンとの相互作用を検討した。シアノスターとアニオンで1:1もしくは2:1の錯体を作ることを明らかにした。1:1錯体の会合定数はKa = 108-1012であった。環内孔とのサイズが最も適合するPF6とは特に強く相互作用した。すなわち、シアノスターは5Å程度のアニオンと最もよく相互作用できる環分子である。

 

参考文献

  1. Lee, A.; Chen, C. H.; Flood. A. H. Nature Chem. 2013, 5, 704-710, DOI:10.1038/nchem.166.

 

Avatar photo

Trogery12

投稿者の記事一覧

博士(工学)。九州でポスドク中。専門は有機金属化学、超分子合成、反応開発。趣味は散策。興味は散漫。つれづれなるままにつらつらと書いていきます。よろしくお願いします。

関連記事

  1. リピトール /Lipitor (Atorvastatin)
  2. ボンビコール /bombykol
  3. 水 (water, dihydrogen monoxide)
  4. ペンタレネン Pentalenene
  5. シラフィン silaffin
  6. アセトアミノフェン Acetaminophen
  7. 嗚呼、美しい高分子の世界
  8. アコニチン (aconitine)

注目情報

ピックアップ記事

  1. YADOKARI-XG 2009
  2. ベンゼンの害、低濃度でも 血液細胞に損傷
  3. 小型でも妥協なし!幅広い化合物をサチレーションフリーのELSDで検出
  4. 有機反応を俯瞰する ー芳香族求電子置換反応 その 2
  5. 4,7-ジブロモ-2,1,3-ベンゾチアジアゾール:4,7-Dibromo-2,1,3-benzothiadiazole
  6. ジョアンナ・アイゼンバーグ Joanna Aizenberg
  7. カリックスアレーン /calixarene
  8. 自己組織化ねじれ双極マイクロ球体から円偏光発光の角度異方性に切り込む
  9. 「関東化学」ってどんな会社?
  10. 【解ければ化学者】オリーブオイルの主成分の素はどれ?【脂肪の素ってどんな分子? そして脂と油の差は?】

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2017年7月
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31  

注目情報

最新記事

第24回次世代を担う有機化学シンポジウム

「若手研究者が口頭発表する機会や自由闊達にディスカッションする場を増やし、若手の研究活動をエンカレッ…

粉末 X 線回折の基礎知識【実践·データ解釈編】

粉末 X 線回折 (powder x-ray diffraction; PXRD) は、固体粉末の試…

異方的成長による量子ニードルの合成を実現

第693回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院理学系研究科(佃研究室)の髙野慎二郎 助教にお願…

miHub®で叶える、研究開発現場でのデータ活用と人材育成のヒント

参加申し込みする開催概要多くの化学・素材メーカー様でMI導入が進む一…

医薬品容器・包装材市場について調査結果を発表

この程、TPCマーケティングリサーチ株式会社(本社=大阪市西区、代表取締役社長=松本竜馬)は、医…

X 線回折の基礎知識【原理 · 基礎知識編】

X 線回折 (X-ray diffraction) は、原子の配列に関する情報を得るために使われる分…

有機合成化学協会誌2026年1月号:エナミンの極性転換・2-メチル-6-ニトロ安息香酸無水物(MNBA)・細胞内有機化学反応・データ駆動型マルチパラメータスクリーニング・位置選択的重水素化法

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2026年1月号がオンラインで公開されています。…

偶然と観察と探求の成果:中毒解毒剤から窒素酸化物を窒素分子へ変換する分子へ!

第692回のスポットライトリサーチは、同志社大学大学院理工学研究科(小寺・北岸研究室)博士後期課程3…

嬉野温泉で論文執筆缶詰め旅行をしてみた【化学者が行く温泉巡りの旅】

論文を書かなきゃ!でもせっかくの休暇なのでお出かけしたい! そうだ!人里離れた温泉地で缶詰めして一気…

光の強さで分子集合を巧みに制御!様々な形を持つ非平衡超分子集合体の作り分けを実現

第691回のスポットライトリサーチは、千葉大学大学院 融合理工学府 分子集合体化学研究室(矢貝研究室…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP