| Project/Area Number |
22KJ2284
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| Project/Area Number (Other) |
22J10337 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 35030:Organic functional materials-related
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
加納 春華 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | ナノカーボン材料 / π共役系化合物 / キラリティー / ケージ状分子 / コラニュレン / カルセランド / キラリティ |
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| Outline of Research at the Start |
ケージ状分子の構築手法としては合成の容易さから超分子法が用いられることが多いが，本研究ではより強固な共有結合からなるケージ状分子の合成に挑戦する。広いπ共役系を有するお椀型分子のコラニュレンを出発物質とすることで，ボトムアップ的に球形ナノカーボンを短工程で構築し，分子設計自由度の高いケージ状分子を合成できる。共有結合によって構築したケージ状化合物は，化学的に安定であるため，内包分子の化学変換やケージそのものの誘導体化が期待できる。また，本ケージ状化合物は修飾位置によってメソ体あるいはキラルになり，蛍光発光体としての利用と合わせて，円偏光発光 (CPL) などのキロプティカル物性を検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゲスト分子の取り込み可能なサイズの内部空間をもつケージ状分子を合成する戦略として，通常は合成の容易さから超分子法や金属配位が用いられることが多い。しかしながら可逆的な弱い相互作用を用いて構築するケージ状化合物は溶媒などの外部環境によっては安定性を保つことが難しい。
本研究では超分子的相互作用より強固である共有結合からなるケージ状分子の合成に挑戦した。広いπ共役系を有するお椀型分子のコラニュレンを鍵出発物質として対面型二量体にすることで，ボトムアップ的に球形ナノカーボンを短工程で構築し，分子設計自由度の高いケージ状分子を合成できた。本ケージ状分子をc-cageと名付けた。c-cageは修飾位置の違いによるラセミ体とメソ体が約1：1の混合物として得られた。本研究ではこれまでに，コラニュレンケージの合成法の確立，ラセミ体とメソ体の分離法の確立，単結晶エックス線構造解析による構造の確定，ラセミ体の光学分割，内包可能な分子の調査，内包分子に依存する物性の探索，キロプティカル特性の測定を行った。共有結合によって構築したケージ状化合物は化学的に安定であるため，内包分子の化学変換やケージそのものの誘導体化が期待できる。また，熱分析から高温でケージ分子が分解するまでゲスト分子はケージ中に保たれることがわかった。さらに，P体M体を光学分割したエナンチオピュアなc-cageの円偏光発光 (CPL) などのキロプティカル物性を検討した。有機物としては比較的大きな異方性因子g値が得られた。
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