官能基化ナノケージの高効率な合成法を開発~機能性有機ホスト材料の開発に向けて~

2025-07-25 東京科学大学

東京科学大学の研究チームは、テンプレート法を用いて高効率で官能基化オリゴフェニレンケージ(分子の容れ物)を合成する手法を開発。従来の手法では収率が低かったが、テンプレートで事前にピラーを連結し、協同的な鈴木–宮浦カップリングで6か所を正確に結合することで高収率を実現。テンプレート除去後、内部にOH基やNH₂基を有するケージを得た。得られたケージは酸性・塩基性条件下でも安定で、分子の包接が可能。環境対応型ホスト材料への応用が期待される。

官能基化ナノケージの高効率な合成法を開発~機能性有機ホスト材料の開発に向けて~
図. テンプレート法による内部官能基化オリゴフェニレンケージの合成

<関連情報>

共有結合テンプレート誘導合成による内側機能化オリゴフェニレンケージの合成 Covalent Template-Guided Synthesis of endo-Functionalized Oligophenylene Cages

Kosuke Ono,Fumito Sasamori,Hatsune Izawa,Hiroki Baba,Shion Masano,Ryutaro Shirataki,Hidetoshi Kawai,and Kei Goto
Journal of the American Chemical Society  Published: June 25, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.5c04400

Abstract

Herein, we demonstrate the efficient covalent template-guided synthesis of lantern-shaped endo-functionalized oligophenylene cages 1. The synthetic route proceeds by virtue of cooperative bond formations via Suzuki–Miyaura cross-coupling and the use of covalent templates through intermolecular 6-fold coupling among three molecules. Using templates 4a and 4b, template-containing cages 6a and 6b were constructed in 68 and 36% yield, respectively, and the subsequent quantitative removal of the templates led to the corresponding OH- and NH2-functionalized cages 1a and 1b. In the absence of templates, intermolecular 4-fold coupling among three molecules afforded cages 1a and 1b in only 7 and 1% yield, respectively. The proposed mechanism for the efficient intermolecular 6-fold coupling was corroborated by electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) monitoring experiments. Moreover, OH- and NH2-functionalized cages were found to encapsulate l-TrpOMe (G1) and diphenyl phosphate (G2), respectively, within their cavities through interactions between polar functional groups.

0500化学一般
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