2019 Fiscal Year Annual Research Report
らせん状ナノグラフェンの精密合成と分子コイル創出に向けた物性評価
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19J21095
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中莖 祐介 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | らせん構造 / 多環芳香族炭化水素 / キラル光学特性 / 分子ばね特性 / 量子化学計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は大きなπ共役を有するらせん状ナノグラフェンのらせん長の伸長法を確立し, 合成を行った分子群についてその物性の調査を行った. 具体的には, 1つ目に, 大きならせん径を有するらせん状ナノグラフェンのらせん長の伸長を行った. 単結晶X線構造解析の結果から, らせん長の伸長前は P 体と M 体が交互に積層したパッキングを形成していた一方で, 伸長後は分離したエナンチオマーが, らせん構造が延長するようにカラム状のパッキングを形成することが明らかになった. また, らせん長の伸長を行ったらせん状ナノグラフェンのらせん反転の速度定数は伸長前の 1/30000 以下となることが示唆された. らせん長の伸長に伴い分子ばね定数はの約 3/4となり, ばね定数はらせん長に反比例して減少することが示唆された. 2つ目に, 広いらせん幅を有するらせん状ナノグラフェンのらせん長の伸長を行うことで, 広いらせん幅を有するヘリセン誘導体の合成と物性測定を行った. 化合物は, 光化学反応, McMurry反応, および, 温和な酸化剤を用いた脱水素芳香族化反応を組み合せた戦略により, 計18ステップの反応を行うことで合成した. 構造の同定は, 単結晶X線構造解析により行った. 紫外・可視・近赤外吸収スペクトルの測定を行った結果, 吸収端は1000 nmを超える近赤外領域にまで及ぶことが明らかになった. 先行研究において合成を行ったπ拡張[7]ヘリセン誘導体の吸収端は850 nm付近であり, らせん長を伸長することで, 吸収帯が大きく長波長シフトすることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は, 大きなπ共役系を有する拡張ヘリセン誘導体の合成に取り組み, 新たに3種類のらせん状ナノグラフェンの合成に成功した. 合成を行ったらせん状ナノグラフェン分子は, 吸収端が1000 nm付近という長波長領域にまで及ぶことから, 平面多環芳香族炭化水素であるリレンに類似した性質を示すことが示唆された. 今回明らかになった性質は、らせん状グラフェンの科学という分野において大きな知見となるものであり, 当該分野の発展への貢献が期待されため、研究はおおむね順調に進展していると考えている.
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究により, らせん状ナノグラフェンの合成の確立に関しては, おおむね達成できたと考えられる。今後は, 合成を行ったらせん状ナノグラフェン分子に官能基を導入する方法を確立し, 物性の調査を行っていく予定である.
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Research Products
(3 results)
