[スポンサーリンク]

ホスト分子

ピラーアレーン

[スポンサーリンク]

図1. ピラーアレーンの構造

概要

ジメトキシピラー[n]アレーン (Dimethoxypillar[n]arene、DMP[5]A ) [1], [2]は、(1,4-メトキシフェニレン-メチレン)を構成単位とする環状分子である。[n]は構成単位の数を示しており、主にn = 5もしくは6のものが使われている。それぞれジメトキシピラー[5]アレーンもしくはジメトキシピラー[6]アレーンと呼ぶ。メトキシ基をヒドロキシル基に誘導したものをパーヒドロキシピラー[n]アレーン(Perhydroxypillar[n]arene)と呼称する。

ジメトキシピラー[5]アレーンは、2008年に金沢大学(現・京都大学)の生越友樹先生 らによって初めて合成された。市販品から1段階かつ大量に合成できる点[3]、メトキシ基を足がかりに容易に誘導化できる点[3], [4]、電子不足かつ5 Å程度の物質を環内孔に補足できる点[2]から、超分子化学で広く用いられるようになった。より高次なピラーアレーンや[5]、誘導化したピラーアレーン、そしてその利用に関連した報告は、初の報告から指数関数的に増加している。

 

構造

図2. ピラーアレーンのキラリティ

1,4-ジメトキシベンゼンどうしを、それぞれの2および5位をメチレンで架橋した環状縮合体である。分子中心にn回回転軸をもつ。回転軸の垂直方向から見ると、”柱”状(Pillar)に芳香環(arene) が連なっていることからピラーアレーンと名付けられた。(類似のフェニレン-メチレンを構成単位とするカリックスアレーンは”杯”状(Calix)である。)

回転軸に沿った軸不斉をもち、構造単位に含まれる2つのメトキシ基の向きによって規定される(pS)体および(pR)体が存在する。

ジメトキシピラー[5]アレーンは約5 Å、ジメトキシピラー[6]アレーンは約6 Å程度の内部空孔をもつ。構成単位のジメトキシベンゼンが電子豊富であるため、その内部空孔は電子不足なものが取り込まれやすい。すなわち、アルキルアンモニウム、アルキルピリジニウム、アルキルニトリルなどが包接されやすい[2]。条件によっては直鎖無置換のアルキル基までも包接可能である[6]

 

合成法

ルイス酸(主にBF3·OEt)に触媒されるフリーデルクラフツ型の縮合反応によって合成される。1,4-ジアルコキシベンゼンとパラホルムアルデヒドをルイス酸存在下で撹拌するのみの簡便な合成法である。溶媒がテンプレートになり、選択的な環状生成物を与える。すなわち、適切なテンプレートの存在条件では、より高次なピラーアレーン類の合成も可能であることを示唆している。

 

ジメトキシピラー[5]アレーン[3]

1,4-ジメトキシベンゼン (1.38 g, 10 mmol)を1,2-ジクロロエタン (20 mL)に溶かす。この溶液に3等量のパラホルムアルデヒド (0.93 g, 30 mmol)を加える。ここに1等量のBF3·OEt2をゆっくり加え、30 °Cで30分撹拌する。反応混合物をメタノールに加えて反応を停止させた後、生じた沈殿を濾取する。沈殿をクロロホルムに溶解させて不溶分を瀘別し、濾液とアセトン (CHCl3:Acetone = 1:1)から再結晶することでジメトキシピラー[5]アレーンを得る。(収量0.83 g, 7.1 mmol, 収率71%)

 

ジ(メチルシクロヘキシル)ピラー[6]アレーン[7]

窒素気流下で1,4-ジ(メチルシクロヘキシル)ベンゼン (300mg, 1.00mmol)をクロロシクロヘキサン (10 mL)に溶かす。この溶液に3等量のパラホルムアルデヒド (90mg, 2.98mmol)を加える。ここに1等量のBF3·OEt2をゆっくり加え、25 °Cで150分撹拌する。反応混合物をメタノールに加え、反応を停止させた後、生じた沈殿を濾取する。この沈殿をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(CH2Cl2:Hexane = 1:3)で精製し、目的化合物を得る。(収量0.27 g, 0.14 mmol, 収率87%)

 

ジエトキシピラー[6]アレーン[8]

塩化鉄(III)と塩化コリンを2:1で混合し、100 °Cで緩やかに撹拌する。透明な暗茶色の液体が生成する(これをAとする)。1,4-ジエトキシベンゼン (1.66 g, 10 mmol)をジクロロメタン (150 mL)に溶かす。この溶液に3等量のパラホルムアルデヒド (0.90 g, 30 mmol)を加える。ここに15 mol%のA (0.70 g, 1.5 mmol)を加える。25 °Cで4時間撹拌する。反応混合物に水を加え、反応を停止させる。有機相をNaHCO3, H2O, 飽和食塩水で洗浄する。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(CH2Cl2:Petroleum ether = 3:1-100:1)で精製し、目的化合物を得る。(収量0.57 g, 5.3. mmol, 収率53%)

 

誘導化

アルコキシ基を足がかりに誘導化が可能である。例えば過剰量のBBr3でメトキシ基をヒドロキシル基に誘導できる[3]。等量を調節すれば、1つだけのメトキシ基をヒドロキシル基に誘導できる。ヒドロキシル基はwilliamsonエーテル合成を使えば炭素鎖を導入できる。また、トリフラート化すればカップリング反応を受けることも可能である。超分子で用いられる一般的な環状分子(シクロデキストリン、カリックスアレーンなど)と同等以上に誘導化が容易である。この点は広く応用されている理由の一つである。

 

関連リンク

参考文献

  1. ジメトキシピラー[5]アレーン初期合成: Ogoshi, T.; Kanai, S.; Fujinami, S.; Yamagishi, T.; Nakamoto, Y. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5022–5023, DOI: 10.1021/ja711260m
  2. ピラーアレーンの総説: (a) Ogoshi, T.; Yamagish, T. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2013, 86, 312-332, DOI:10.1246/bcsj.20120245, (b) Ogoshi, T.; Yamagish, T. Chem.Commun. 2014, 50, 4776-4787, DOI: 10.1039/C4CC00738G, (c) Ogoshi, T.; Yamagishi, T.; Nakamoto, Y. Chem. Rev. 2016, 116, 7937–8002 DOI: 10.1021/acs.chemrev.5b00765, (d) Cragg, P. J.: Sharma, K. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 597-607 DOI: 10.1039/C1CS15164A
  3. ジメトキシピラー[5]アレーン大量合成法: Ogoshi, T.; Aoki, T.; Kitajima, K.; Fujinami, S.; Yamagishi, T.; Nakamoto, Y. Org. Chem. 2011, 76, 328–331, DOI: 10.1021/jo1020823
  4. モノ修飾ピラー[5]アレーンの合成: Ogoshi, T.; Demachi, K.; Kitajima, K.; Yamagishi, T. Chem. Commun. 2011, 47, 7164–7166, DOI: 10.1039/c1cc12333e
  5. 高次ピラーアレーン: Ogoshi, T.; Ueshima, N.; Sakakibara, F.; Yamagishi, T.; Haino, T. Org. Lett. 2014, 16,2896-2899, DOI:10.1021/ol501039u
  6. アルキル基の包接: Ogoshi, T.; Demachi, K.; Kitajima, K.; Yamagishi, T. Chem. Commun. 2011, 47, 10290-10292, DOI: 10.1039/C1CC14395F, Ogoshi, T.; Sueto, R.; Yoshikoshi, K.; Sakata, Y.; Akine, S.; Yamagishi, T. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 9849–9852 DOI: 10.1002/anie.201503489 
  7. ジ(シクロヘキシルメトキシ)ピラー[6]アレーンの合成法: Ogoshi, T.; Ueshima, N.; Akutsu, T.; Yamafuji, D.; Furuta, T.; Sakakibara, F.; Yamagishi, T. Chem. Commun. 2014, 50, 5774-5777, DOI: 10.1039/C4CC01968G
  8. ジエトキシピラー[6]アレーン: Cao, J.; Shang, Y.; Qi, B.; Sun, X.; Zhang, L.; Liu, H.; Zhang, H.; Zhoua, X. RSC Adv. 2015, 5, 9993-9996, DOI: 10.1039/C4RA15758C

関連書籍

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. リベロマイシンA /Reveromycin A
  2. エンテロシン Enterocin
  3. アザジラクチン あざじらくちん azadirachtin
  4. トロンボキサンA2 /Thromboxane A2
  5. ディスコデルモライド /Discodermolide
  6. シラフィン silaffin
  7. 【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…
  8. 虫歯とフッ素のお話② ~歯磨き粉のフッ素~

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 希少金属
  2. サクセナ・エヴァンス還元 Saksena-Evans Reduction
  3. 肥満防止の「ワクチン」を開発 米研究チーム
  4. パーキン反応 Perkin Reaction
  5. サントリー生命科学研究者支援プログラム SunRiSE
  6. 1,3-ジエン類のcine置換型ヘテロアリールホウ素化反応
  7. 世界の化学企業ーグローバル企業21者の強みを探る
  8. おまえら英語よりもタイピングやろうぜ ~上級編~
  9. 第29回光学活性化合物シンポジウム
  10. 【解ければ化学者】ビタミン C はどれ?

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2017年8月
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031  

注目情報

注目情報

最新記事

【7/28開催】第3回TCIオンラインセミナー 「動物透明化試薬ウェビナー CUBICの基礎と実例」

第3回TCIオンラインセミナーを開催いたします。現在、動物透明化技術は注目の手技です。本セミ…

金属アルコキシドに新たなファミリー!Naでも切れない絆

アルカリ金属と1-アダマンタノール (HOAd1)の混合により、平面三角形構造かつ未還元のヒドロキシ…

理工系のAI英作文術

概要英語が苦手な人でもAI自動翻訳を使えば、短時間で英語が得意な人に匹敵する英文が書…

Ni(0)/SPoxIm錯体を利用した室温におけるCOの可逆的化学吸着反応

第395回のスポットライトリサーチは、大阪大学大学院 工学研究科 (生越研究室)・山内泰宏さんにお願…

第27回ケムステVシンポ『有機光反応の化学』を開催します!

7月に入り、いよいよ日差しが強まって夏本格化という時期になりました。光のエネルギーを肌で感じられます…

国内最大級の研究者向けDeepTech Company Creation Program「BRAVE FRONTIER」 2022年度の受付開始 (7/15 〆切)

Beyond Next Ventures株式会社(本社:東京都中央区、代表取締役社⻑:伊藤毅、以下「…

イミンアニオン型Smiles転位によるオルトヒドロキシフェニルケチミン合成法の開発

第394回のスポットライトリサーチは、東京農工大学 大学院工学府 応用化学専攻 森研究室の神野 峻輝…

マテリアルズ・インフォマティクスで用いられる統計[超入門]-研究者が0から始めるデータの見方・考え方-

開催日:2022/07/06 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

表面酸化した銅ナノ粒子による低温焼結に成功~銀が主流のプリンテッドエレクトロニクスに、銅という選択肢を提示~

第393回のスポットライトリサーチは、北海道大学 大学院工学院 材料科学専攻 マテリアル設計講座 先…

高分子材料におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用とは?

 申込みはこちら■セミナー概要本動画は、20022年5月18日に開催されたセミナー「高分…

Chem-Station Twitter

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