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研究成果
 
機能性芳香族フォルダマーの構築と動的立体制御
棚谷 綾
【成果の概要】
【研究の狙い】
 本研究では、「芳香族N-メチル化アミド類のシス型優先性」という立体特性を基盤として、芳香族多層構造やらせん構造などの新規芳香族フォルダマー類の構築とその動的制御を行うことにより、機能性芳香族分子を開発することを目的とする。本研究で扱う芳香族フォルダマーは、シス型アミド構造に基づく弱い相互作用に由来しているため、化学修飾の容易さ、望みの三次元構造を構築できることに加え、外的因子(分子スイッチ機能)による動的立体制御が可能であり、結晶、溶液もしくは分子集合体における芳香族フォルダマーの新たな化学が期待できる。
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【実施内容】
 アミドやウレア結合のシス型構造に基づく芳香族フォルダマーの構築およびその立体制御のための基礎研究を行い、その知見をもとに、分子デバイスを志向した機能性分子を創製する。具体的な研究項目は以下の通りである。
  • 分子内芳香族多層構造を有する疎水性および水溶性の各種フォルダマーを構築する。特にらせん状芳香族多層分子の動的立体特性を詳細に解析する。
  • 芳香族多層構造やらせん構造にイオン結合、水素結合、疎水結合性置換基を導入することにより、芳香族フォルダマーの自己組織化能を解析し、らせん構造の不斉増幅をはじめとする集合体の立体特性、機能を明らかとする。
  • アミド分子スイッチ機能を開発し、その立体転換を芳香族フォルダマーの動的立体制御へ応用する。
【具体的成果】
  • 分子内芳香族多層構造の構築:ベンゼン環をN,N’-dimethylureaもしくはN,N’-dimethylguanidino基で連結すると芳香環多層構造を構築できる。このとき、メタ位で連結した化合物はすべての軸不斉がそろったらせん状構造をとる。光学活性な置換基を導入した化合物の合成と計算科学的考察から、らせん構造の動的挙動を明らかとし、絶対構造を同定した。
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  • アミド分子スイッチ機能の開発:pH依存的に立体転換する芳香族アミドに加えて、酸化還元反応や溶媒の種類による立体転換分子を創製した。この性質は溶液中だけでなく、それぞれの溶液中から再結晶して得られる結晶中でも観測され、結晶工学的な展開も期待できる。
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  • 蛍光センサースイッチ機能の開発:アミドやウレアの立体が置換基や外部環境に応じて変化することから、この性質を蛍光センサーの認識部位として利用できると考え、芳香族アミド、ウレア骨格のcis型、trans型の構造の変化を蛍光特性の変化として検出する形を構築した。本機能はアミドやウレアの構造特性を利用した蛍光センサーの開発へ応用しうると考えている。

【論文・著書】【口頭発表・講演】【特許】【受賞】
【主な論文・著書】
著者 岡本巌、影近弘之、棚谷綾
表題 External Stimulus-Responsive Control of Aromatic Amide Conformations
発表先 J. Synth. Org. Chem., Jpn
掲載日 2009/12/1
著者 Mayumi Kudo, Takayuki Hanashima, Atsuya Muranaka, Hisako Sato, Masanobu Uchiyama, Isao Azumaya, Tomoya Hirano, Hiroyuki Kagechika and Aya Tanatani
表題 Identification of Absolute Helical Structures of Aromatic Multi-layered Oligo(m-phenylurea)s in Solution
発表先 The Journal of Organic Chemistry
掲載日 2009/10/30
著者 Mikami, K.; Tanatani, A.; Yokoyama, A.; Yokozawa, T.
表題 Helical Folding of Poly(naphthalenecarboxamide) Prompted by Solvophobic Effect.
発表先 Macromolecules
掲載日 2009/5/12
著者 棚谷 綾、影近 弘之
表題 フォルダマー
発表先 「超分子サイエンス&テクノロジー」(監修:国武豊喜)
掲載日 2009/5
著者 Tomoya Hirano, Takashi Osaki, Shinya Fujii, Daisuke Komatsu, Isao Azumaya, Aya Tanatani, and Hiroyuki Kagachika
表題 Fluorescent visualization of the conformational change of aromatic amide or urea induced by N-methylation
発表先 Tetrahedron Letters
掲載日  
著者 棚谷 綾、影近弘之
表題 有機化合物でつくる機能性らせん分子
発表先 化学と教育
掲載日 2007/8/20
著者 Iwao Okamoto, Ryu Yamasaki, Mika Sawamura, Takako Kato, Naomi Nagayama, Tetsuya Takeya, Osamu Tamura, Hyuma Masu, Isao Azumaya, Kentaro Yamaguchi,Hiroyuki Kagechika, and Aya Tanatani
表題 Redox-Induced Conformational Alteration of N, N-Diarylamides
発表先 Org. Lett.
掲載日 2007/12/20
【主な発表・講演】
発表者 工藤まゆみ、花島貴幸、村中厚哉、佐藤久子、内山真伸、影近弘之、棚谷綾,
表題 らせん構造をもつ芳香族多層ウレアの創製と動的立体挙動の解明
発表の場 第35回反応と合成の進歩シンポジウム
発表日 2009.11.17(予定)
発表者 松村実生、棚谷綾、藤本慎子、小松大輔、桝飛雄真、片桐幸輔、東屋功、影近弘之
表題 芳香族環状トリアミド誘導体の立体特性と分子不斉
発表の場 第20回基礎有機化学討論会
発表日 2009/9/29
発表者 Hiroyuki Kagechika, Mio Matsumura, Noriko Fujimoto, Daisuke Komatsu, Hyuma Masu, Kosuke Katagiri, Isao Azumaya, Aya Tanatani
表題 Cyclic Tri(m-N-methylbenzamide): Synthesis and Unique syn Conformation Bearing A Chiral Cavity
発表の場 13th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
発表日 2009/7/19
発表者 Aya Tanatani, Mayumi Kudo, Takayuki Hanashima, Atsuya Muranaka, Hisako Sato, Masanobu Uchiyama, Isao Azumaya, Hiroyuki Kagechika
表題 Helical Structure of Aromatic Multi-layered Oligo(m-phenylurea)s
発表の場 13th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
発表日 2009/7/19
発表者 棚谷 綾
表題 らせん状フォルダマーの構築と立体特性
発表の場 第2回有機立体化学研究会講演会
発表日 2009/7/4
発表者 棚谷 綾
表題 芳香族アミド分子の立体構造制御と機能
発表の場 独立行政法人理化学研究所「階層横断生命科学シンポジウム-異分野融合的研究の新展開に向けて-」
発表日 2009/8/8
発表者 工藤まゆみ、花島貴幸、佐藤久子、村中厚哉、内山真伸、影近弘之、棚谷綾
表題 らせん構造をもつ芳香族多層ウレアの創製と立体構造解析
発表の場 日本化学会第89春季年会
発表日 2009/3/29
発表者 松村実生、小松大輔、桝飛雄真、片桐幸輔、東屋功、影近弘之、棚谷綾
表題 芳香族環状トリアミド:カルボン酸誘導体の合成と立体構造解析
発表の場 日本化学会第89春季年会
発表日 2009/3/29
発表者 棚谷 綾
表題 機能性芳香族分子の化学:動的立体挙動と機能発現
発表の場 第1回 有機立体化学研究会 講演会
発表日 2008/12/20
発表者 工藤まゆみ、佐藤香織、花島貴幸、片桐幸輔、東屋功、近藤敏啓、影近弘之、棚谷綾
表題 芳香族層状ウレアのらせん構造と吸着単分子膜作製への試み
発表の場 第19回基礎有機化学討論会
発表日 2008/10/3
発表者 松村実生、村中厚哉、内山真伸、枡飛雄真、東屋功、影近弘之、棚谷綾
表題 アミドの立体特性を活かした機能性ポルフィリン誘導体の創製
発表の場 第19回基礎有機化学討論会
発表日 2008/10/3
発表者 棚谷綾
表題 芳香族アミドの立体特性を利用した機能性分子の構築
発表の場 機能性分子ミニシンポジウム
発表日 2008/9/13
発表者 棚谷綾、花島貴幸、村中厚哉、内山真伸、東屋功、影近弘之
表題 芳香族層状ウレアのらせん構造
発表の場 Symposium on Molecular Chirality 2008
発表日 2008/5/22
発表者 Tanatani, A., Okamoto, I., Yamasaki, R., Azumaya, I., Yamaguchi, K., Kagechika, H.
表題 Conformational Switching of Aromatic Amides
発表の場 12th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
発表日 2007/7/23
発表者 棚谷 綾
表題 アミドの立体特性を利用した芳香族機能性分子の構築
発表の場 大阪大学産業科学研究所21世紀COEプログラム「新産業創造指向インターナノサイエンス」・新産業創造指向融合型研究における男女共同参画の推進セミナー
発表日 2007/1/17
発表者 棚谷 綾、山崎 龍、東屋 功、桝 飛雄真、山口 健太郎、影近 弘之
表題 溶媒依存的に立体転換を引き起こす芳香族アミド誘導体
発表の場 第32回反応と合成の進歩シンポジウム
発表日 2006/12/4
【特許】
発明の
名称
 
出願番号  
発明者  
出願人  
【受賞】
賞の名称 平成22年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞
団体機関 文部科学省
タイトル 機能性芳香族アミドフォルダマーの構築と動的立体制御の研究
受賞日 2010/4/13
賞の名称 Tetrahedron Letters Most Cited Paper 2004-2007 Award
団体機関 Elsevier
タイトル Development of bis-thiourea-type organocatalyst for asymmetric Baylis-Hillman reaction
受賞日 2007/7
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