[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. フラーレン /Fullerene
  2. イレッサ /iressa (gefitinib)
  3. フラノクマリン -グレープフルーツジュースと薬の飲み合わせ-
  4. トロンボキサンA2 /Thromboxane A2
  5. グルコース (glucose)
  6. シスプラチン しすぷらちん cisplatin
  7. Sulfane sulfur が生み出す超硫黄分子
  8. 緑色蛍光タンパク Green Fluorescent Prote…

注目情報

ピックアップ記事

  1. シャープレス・香月不斉エポキシ化反応 Sharpless-Katsuki Asymmetric Epoxidation (Sharpless AE)
  2. 博士課程学生の経済事情
  3. ケミカル数独
  4. 【追悼企画】生命現象の鍵を追い求めてー坂神洋次教授
  5. (–)-Batrachotoxinin Aの短工程全合成
  6. 畠山琢次 Takuji Hatakeyama
  7. アピオース apiose
  8. 人工軟骨への応用を目指した「ダブルネットワークゲル」
  9. テトラキス[3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ほう酸ナトリウム水和物 : Sodium Tetrakis[3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]borate Hydrate
  10. 白い器を覆っている透明なガラスってなんだ?

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43回メディシナルケミストリーシンポジウム@京都

テーマ「創薬化学の新たな潮流 多彩なアプローチで未来を創る」 日時2026年11月11日…

圧力は「設定値」だけで決まらない【プロセス化学者のつぶやき】

前回まで1. 設定温度と系内の実温度のお話2. 温度値をどう判断するか3. 反応操作をし…

査読に AI を使われた体験談

生成 AI の普及は加速しており、調べもの、英文校閲など研究者の皆さんも活用していることと思います。…

フィーゼルマン チオフェン合成/Fiesselmann Thiophene Synthesis

概要フィーゼルマン チオフェン合成(Fiesselmann Thiophene Synthesi…

“とび跳ねる水滴”に潜む物理 〜接触時間とエネルギー源で読む撥水・防氷のテク〜

熱したフライパンに落ちた水滴が、玉になってコロコロと走り回り、冷えた面では、結露水が合体した瞬間に跳…

AI時代に研究者がすでに持っている力・これから伸ばしたい力

論文要約や文献検索など、研究現場でもAI活用が日常化する一方、「自分の仕事の先行き」に漠然とした不安…

miHub®を活用した探索的データ解析の実践

開催概要研究開発においてデータ活用が進む中、機械学習モデルの構築や予測解析に…

“ある特効薬”のはなし ~本田宗一郎氏の回想から

Tshozoです。最近実家に戻っては色々と廃棄するなどの店じまいを少しずつ進めているのですが、中…

高分子鎖を束ねた新しい共重合体「束状共重合体」が誕生

第715回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院 工学系研究科(植村研究室)に所属されていた亀谷…

2026年「有機溶媒危機」へのアンサー。北大発・メカノクロスが挑む、溶媒に依存しない新たな合成法 = “メカノケミカル有機合成”の社会実装

株式会社メカノクロスは、メカノケミカル有機合成技術の社会実装に挑む北海道大学発の…

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