2020 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of a cubic molecule capturing an electron; perfluorocubane
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19K15532
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
秋山 みどり 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (50807055)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | キュバン / フッ素化 / フッ素ガス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
箱型分子であるキュバンが完全にフッ素化されたペルフルオロキュバンは，「内部に電子を閉じこめる」として注目され，理論計算による研究が進んでいる。この分子では，全原子の中で最も電気陰性であるフッ素の影響で炭素-フッ素反結合性軌道が炭素側に大きく張り出している。８つの反結合性軌道が箱の内部に集合しており，ここに入った電子が熱力学的かつ速度論的に安定化されることが提唱されている。しかしペルフルオロキュバンの合成は未だ達成されておらず，「電子を閉じこめる」という仮説は実験的に証明されていない。本研究では，申請者らの独自の技術であるフッ素ガスを用いた有機化合物の直接フッ素化を用い，前人未到の箱型分子ペルフルオロキュバンの合成を目指した。この分子が期待どおり電子を閉じこめることを検証し，閉じこめられた電子の性質を解明することを，本研究の最終的な目標とした。
2019年度はフッ素ガスを用いた直接フッ素化法を用いたキュバンジカルボン酸ジエステルの六フッ素化および，その後の変換反応について検討を行った。主な成果は①キュバンジカルボン酸ジエステルの六フッ素化が最高収率49%で進行する条件を見出したこと，②その後の変換反応によってヘキサフルオロジヒドロキュバンの単離・構造決定に成功したことである。
2020年度はヘキサフルオロジヒドロキュバンの脱プロトンを伴うフッ素化により，目的化合物であるペルフルオロキュバンの合成およびその性質の調査を行った。主な成果は以下の二点である。①ペルフルオロキュバンの合成および単離に成功し，単結晶X線構造解析による構造決定に成功した。②電気化学測定によりヘキサフルオロキュバンおよびペルフルオロキュバンの電子受容性について調査し，理論計算の予測通り，ペルフルオロキュバンが高い電子親和性を示すことを見出した。
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