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光応答性ホストによるゲストの機械的ねじれ

Nature 440, 7083 doi: 10.1038/nature04635

シャトルやブレーキ、単方向性ローター、ピンセットなど、これまでさまざまなメカニカルデバイスを模倣した分子が作り出されてきた。しかしこれらの「分子マシン」を使って、制御性のある可逆的な方法で別の分子を機械的に操作した前例はなかった。今回我々は、光により誘起されるコンフォメーション変化によって1つの分子にハサミのような運動を発生させ、この分子と非共有結合を介して結合したゲスト分子に機械的にねじれを生じさせうることを示す。このような連動した分子運動を実現するため、我々は以前設計した系を使用した。この系では、アゾベンゼンストラップの付いたフェロセン部(フェロセン部の2つのシクロペンタジエニル環がそれぞれアゾベンゼンストラップの各末端と結合している)が回転軸として働くため、ストラップの光異性化によってシクロペンタジエニル環が互いに回転し、それによりシクロペンタジエニル環と結合した2つの「ペダル」部の相対位置も変化する。我々は、二座のローター分子と安定な錯体を形成できるよう結合サイトをペダルに付与することによって、この動きを分子間での運動に変えている。本論文では、円偏光二色性分光法を利用することにより、光により誘起されるホストのコンフォメーション変化が実際にローター分子に伝わり、その機械的ねじれを引き起こすことを示した。この設計コンセプトは、合成アロステリックレセプターで実現されている分子内レベルでの運動の連動を分子間レベルで著しく拡大するものであり、さらに大きな連動分子系で分子事象の遠隔制御を可能にするかもしれない。

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