高次湾曲π共役物質群の創製と複合機能化

• Project/Area Number: 13J03203
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Functional materials chemistry
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 松井 克磨 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: シクラセン / カーボンナノチューブ / 環状化合物 / 芳香族化合物 / クロスカップリング / 環化脱水素反応 / 有機化学 / カーボンナノリング / カーボンナノケージ / X線構造解析

Outline of Annual Research Achievements

フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェンが発見されて以来、これらナノメートルサイズの大きさを有する炭素材料「ナノカーボン」は、基礎から応用まで多岐にわたる有用性から多くの科学者の関心を集めてきた。
本研究では未だ単一の化合物として得られていないカーボンナノチューブの化学合成に向け、カーボンナノチューブの部分構造であるカーボンナノリング、とりわけジグザグ型カーボンナノチューブの部分構造であるシクラセンに焦点をあて合成に取り組んだ。
シクラセンはアントラセン、ペンタセンなどのアセン類を環状につないだ帯状化合物である。ジグザグ型カーボンナノチューブの部分構造をもつシクラセンは、HOMO-LUMOギャップが狭く、一重項-三重項遷移が容易におこりうるなど様々な興味深い性質をもつことが理論化学的に予想されている。しかしながらシクラセンは一切のClar構造の描けない、ポリエン構造をもつ不安定分子であるため、その合成は未だ達成されていない。そこで、今回新たにベンゼン環が上下に縮環したシクラセン誘導体を設計した。理論化学計算から縮環したベンゼン環によりポリエン構造が崩れ、Clar構造の寄与によるシクラセン誘導体の安定化を確認した。また適切なモノマーのクロスカップリング反応により目的とするシクラセン誘導体のすべての炭素骨格をもつ環状前駆体を種々得ることに成功した。さらに環化脱水素反応によりあと４つの炭素炭素結合を形成できれば、目的とするシクラセン誘導体が合成できる段階まで到達した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Design and Synthesis of Carbon Nanotube Segments (2016)
  • Author(s): Yasutomo Segawa, Akiko Yagi, Katsuma Matsui, Keinchiro Itami
  • Journal Title: Angew. Chem., Int. Ed. Volume: 55 Issue: 17 Pages: 5136-5158
  • DOI: 10.1002/anie.201508384
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] All-benzene Carbon Nanocages: Size-selective Synthesis, Photophysical Properties, and Crystal Structure (2014)
  • Author(s): 松井克磨、瀬川泰知、伊丹健一郎
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 136 Issue: 46 Pages: 16452-16458
  • DOI: 10.1021/ja509880v
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Selective Synthesis of [7]-and [8] Cycloparaphenylenes (2014)
  • Author(s): Friederike Sibbel, 松井克磨, 瀬川泰知, Armido Studer, 伊丹健一郎
  • Journal Title: Chemical Communication Volume: 50 Issue: 8 Pages: 954-956
  • DOI: 10.1039/c3cc48683d
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高歪みシクロパラフェニレンの選択的合成 (2014)
  • Author(s): 松井克磨
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学・日本
  • Year and Date: 2014-03-27