分子シャトル

超分子化学における分子 シャトルは、分子またはイオンをある場所から別の場所へ運ぶことができる特殊なタイプの分子機械です。この分野は、ナノスケールの電子部品を追求するナノテクノロジーと関連があり、また多くの生化学的機能が分子シャトルに基づいている生物学にも関連しています。合成分子シャトルにも学術的な関心があり、1991年にロタキサンをベースにした最初のプロトタイプが報告されました。^[1]

このデバイスは、エチレングリコール鎖からなる分子糸をベースにしており、この分子糸は、いわゆるステーションとして機能する 2 つのアレーン基によって中断されています。このワイヤの末端ユニット (またはストッパー) は、かさ高いトリイソプロピルシリル基です。ビーズは、2 つのビピリジン基と 2 つのパラフェニレン基をベースにしたテトラカチオンシクロファンです。ビーズは、 π-π 相互作用によってステーションの 1 つに固定されていますが、1 つのステーションから他のステーションへの移動の活性化エネルギーはわずか 13 kcal / mol (54 kJ /mol) であるため、ビーズはそれらの間を往復します。ストッパーは、ビーズが糸から滑り落ちるのを防ぎます。このデバイスの化学合成は、事前に形成された糸と 2 つのビーズ断片からの分子自己組織化に基づいています(化学収率32% )。

特定の分子スイッチでは、2 つのステーションは非縮退です。