形の合う平面分子を閉じ込める「分子の鎧」を開発

2026-10-15 分子科学研究所

分子科学研究所の瀬川グループは、形の合う平面状の分子を内部に取り込み、保護する「分子の鎧」となる新しい分子構造を開発した。分子を周囲の環境から隔離して安定化する技術は、反応性の高い分子の性質を調べたり、特異な電子状態を利用した機能性材料を設計したりするうえで重要である。本研究では、分子の形状や大きさに適合する空間を持つ構造を設計し、対象分子を内部に閉じ込めることで、分子間相互作用や外部環境の影響を制御することを目指した。こうした分子包接の設計は、通常の溶液中では不安定な分子の構造・物性の解明や、分子機能の精密な制御につながる可能性がある。分子を単に覆うのではなく、形状の適合性を利用して選択的に取り込む点が特徴であり、超分子化学や分子材料科学における新たな設計指針として期待される。

形の合う平面分子を閉じ込める「分子の鎧」を開発

<関連情報>

π-アーマー:芳香族化合物の形状相補的カプセル化 π-Armor: Shape-Complementary Encapsulation of Aromatics

Haruka Kano;Takashi Harimoto;Yasutomo Segawa
Journal of the American Chemical Society  Published:October 13, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.6c17351

Abstract

Host–guest binding can be classified into two well-separated modes, i.e., reversible binding under thermodynamic control and permanent encapsulation via kinetic trapping during host formation. However, combining both modes within a single π-conjugated host on the basis of host–guest shape complementarity has remained challenging. Here, we present the design and synthesis of a neutral D3-symmetric π-conjugated cage (1), wherein two curved hexa-cata-hexabenzocoronene (c-HBC) panels are bridged by dibenzodiazocine (DBDA) units to form three orifices and a biconvex nanocavity. Cage 1 reversibly encapsulates aromatic guests, whereby binding affinities are governed by dispersion arising from shape complementarity. In contrast, bulky guests that are too large to pass through the orifices are incorporated during cage formation and permanently entrapped, affording thermally robust carceplexes. Even a π-extended guest exceeding the cavity size was entrapped, with its aryl groups protruding through the three orifices to form a mechanically interlocked molecule. Thus, cage 1 behaves as a dual-mode host controlled by shape complementarity, representing a “π-armor” that sandwiches aromatic guests between its π-surfaces.

0502有機化学製品
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