ナノサイズの分子リングの反応集積化による合成

• Project Area: Organic Synthesis based on Integration of Chemical Reactions. New Methodologies and New Materials
• Project/Area Number: 24106737
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 伊與田 正彦 首都大学東京, 大学教育センター, 特任教授 (50115995)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 反応集積化 / 巨大環状ポリアレーン / 巨大環状ポリチオフェン / 選択的合成・反応 / 構造有機化学

Research Abstract

完全に共役したナノサイズの分子リングは、単分子分光の研究対象としてばかりでなく、その内部空孔を使った包接分子の形成およびナノ相分離を利用するナノ集積体の構築が期待でき、新機能材料として注目を集めている。本研究では、比較的合成の難しい巨大環状ポリアレーンおよび巨大環状ポリチオフェンを反応集積化によって効率的に合成し、その特異な物性を明らかにした。
(1) 巨大環状ポリアレーンの合成をLipshutz cuprate の環状オリゴマー化反応とそれに続く電子移動酸化を用いて行った。巨大環状ポリアレーンとしては、環状ノナフェニレンおよび環状ドデカフェニレンを先ず合成し、さらに本合成法を拡張して環状ペンタデカフェニレンの合成も行った。
(2) 巨大環状(チエニレン-エチニレン)を同一時空間反応集積化を用いて合成した。その前駆体として二重結合を有する分子をすでに合成しているので、これらの分子の二重結合部位を三重結合に変換することによって目的とする巨大環状(チエニレン-エチニレン)を得た。巨大環状ポリチオフェンに関しては、円形分子がグラファイト表面上で規則正しくヘキサゴナルに並んだ STM 像を得ており、二次元シートとして利用可能である。また、C60 がその内部にスッポリ収まるサイズの円形空孔を有しており、非常に容易に土星型錯体を形成することが分かった。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Additive Electron Pathway and Non-additive Molecular Conductance by Using a Multipodal Bridging Compound (2014)
  • Author(s): M. Kiguchi, Y. Takahashi, S. Fujii, M. Takase, T. Narita, M. Iyoda, M. Horikawa, Y. Naitoh, H. Nakamura
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C Volume: 118 Issue: 10 Pages: 5275-5283
  • DOI: 10.1021/jp4100262
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multifunctional π-Expanded Macrocyclic Oligothiophene 6-Mers and Related Macrocyclic Oligomers (2014)
  • Author(s): Iyoda, M.; Tanaka, K.; Shimizu, H.; Hasegawa, M.; Nishinaga, T.; Nishiuchi, T.; Kunugi, Y.; Ishida, T.; Otani, H.; Sato, H.; Inukai, K.; Tahara, K.; Tobe, Y.
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 136 Issue: 6 Pages: 2389-2396
  • DOI: 10.1021/ja4101744
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Substituents on the Structure, Stability, and pi-Dimerization of Dithienylpyrrole Radical Cations (2013)
  • Author(s): T. Nishinaga, T. Kageyama, M. Koizumi, K. Ando, M. Takase, M. Iyoda
  • Journal Title: J. Org. Chem. Volume: 78 Issue: 18 Pages: 9205-9213
  • DOI: 10.1021/jo401453s
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Pentadecaphenylenes, Its Inclusion Properties, and Nanostructure Formation with C60 (2013)
  • Author(s): M. J. Rahman, H. Shimizu, Y. Araki, H. Ikeda, M. Iyoda
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 49 Issue: 81 Pages: 9251-9253
  • DOI: 10.1039/c3cc42922a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure-dependent Electronic Natures of Star-shaped Oligothiophenes Probed by Ensemble and Single-molecule Spectroscopy (2013)
  • Author(s): H. Chung, T. Narita, J. Yang, P. Kim, M. Takase, M. Iyoda, D. Kim
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 19 Issue: 29 Pages: 9699-9709
  • DOI: 10.1002/chem.201300313
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antiaromatic planar cyclooctatetraene: a strategy for ambipolar semiconductors in field effect transistors (2013)
  • Author(s): T. Nishinaga, T. Ohmae, K. Aita, M. Takase, M. Iyoda, T. Arai, Y. Kunugi
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 49 Issue: 47 Pages: 5354-5356
  • DOI: 10.1039/c3cc41764f
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Steric Control in the pi-Dimerization of Oligothiophene Radical Cations Annelated with Bicyclo[2.2.2]octene Units (2013)
  • Author(s): M. Tateno, M. Takase, M. Iyoda, K. Komatsu, T. Nishinaga
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 19 Issue: 17 Pages: 5457-5467
  • DOI: 10.1002/chem.201204332
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solvent-induced Crystalline State Emission and Multichromism of Bent pi-Surface System Composed of Dibenzocyclooctatetraene Units (2013)
  • Author(s): T. Nishiuchi, K. Tanaka, Y. Kuwatani, J. Sung, T. Nishinaga, D. Kim, M. Iyoda
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 19 Issue: 13 Pages: 4110-4116
  • DOI: 10.1002/chem.201203952
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Giant Conjugated Macrocycles: Synthesis and Applications (2012)
  • Author(s): M. Iyoda
  • Journal Title: J. Synth. Org. Chem. Jpn. Volume: 70 Pages: 1157-1163
  • NAID: 10031131194
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sterically congested pyrrole-fused tetrathiafulvalene decamers as highly conductive amorphous molecular materials (2012)
  • Author(s): M. Takase
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 2 Issue: 8 Pages: 3221-3224
  • DOI: 10.1039/c2ra00035k
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-Assembly, Chromic Properties, and Nanostructure Formation of Tetrathiafulvalene-Fused Dodecadehydro[18]annulenes (2012)
  • Author(s): H. Enozawa
  • Journal Title: Bulletin of the Chemical Society of Japan Volume: 85 Issue: 10 Pages: 1120-1137
  • DOI: 10.1246/bcsj.20120135
  • NAID: 10031120562
  • ISSN: 0009-2673, 1348-0634
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Face-to-Face Arranged Dimeric Tetrathiafulvalenes in 1,8-Bis(tetrathiafulvalenyl)naphthalenes as a Model of Mixed Valence and π-Dimer States (2012)
  • Author(s): Masashi Hasegawa, Kota Daigoku, Kenro Hashimoto, Haruyuki Nishikawa, Masahiko Iyoda
  • Journal Title: Bull.Chem.Soc.Jpn. Volume: 85 Issue: 1 Pages: 51-60
  • DOI: 10.1246/bcsj.20110224
  • NAID: 130004152985
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Nano-sized to Giant Conjugated Macrocycles: Synthesis and Versatile Applications (2013)
  • Author(s): S. Shimizu, M. J. Rahman, M. Iyoda
  • Organizer: ISIS-8
  • Place of Presentation: Nara
  • Invited
• [Presentation] 機能性有機π電子系と歩む (2013)
  • Author(s): 伊與田正彦
  • Organizer: 早稲田大学講演会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Invited
• [Presentation] Nanostructure Formation and Functional Properties of Macrocyclic Oligothiophene 6 and 8-mers (2013)
  • Author(s): M. Iyoda, K. Tanaka, H. Shimizu
  • Organizer: The 15th Asian Chemical Congress
  • Place of Presentation: Singapore
  • Invited
• [Presentation] Synthesis of Pentadecaphenylenes, Its Inclusion Properties, and Nanostructure Formation with C60 (2013)
  • Author(s): H. Shimizu, M. J. Rahman, Y. Arai, H. Ikeda, M. Iyoda
  • Organizer: the 15th Internal Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Invited
• [Presentation] 新しい環状π電子系の構築と機能に関する研究 (2012)
  • Author(s): 伊與田正彦
  • Organizer: 第６回有機π電子系シンポジウム
  • Place of Presentation: 松山、愛媛
  • Year and Date: 2012-12-14
  • Invited
• [Presentation] (2) Nanostructure Formation and Functional Properties of Giant Macrocyclic Oligothiophenes (2012)
  • Author(s): M. Iyoda
  • Organizer: 2nd International Conference on Nanotek and Expo
  • Place of Presentation: Philadelphia, Pennsylvania, USA
  • Year and Date: 2012-12-03
  • Invited
• [Presentation] (1) 大環状オリゴチオフェン－合成とその特異な物性 (2012)
  • Author(s): 伊與田正彦
  • Organizer: 大阪府立大学白鷺セミナー第65回講演会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学、堺
  • Year and Date: 2012-10-26
  • Invited
• [Book] マテリアルステージ (2013)
  • Author(s): 伊與田正彦
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 情報技術協会
• [Book] PEDOT の材料物性とデバイス応用 (2012)
  • Author(s): 西長亨
  • Total Pages: 7
  • Publisher: サイエンス＆テクノロジー
• [Remarks] 伊與田研究室ホームページ
  • URL: http://www.comp.tmu.ac.jp/iyoda/
• [Remarks] 首都大学東京伊與田研究室
  • URL: http://www.comp.tmu.ac.jp/iyoda/