2022 Fiscal Year Annual Research Report
Complete stabilization of triplet carbenes by immobilization through self-assembled monolayer of tripod-shaped trithiol
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20K05462
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
北川 敏一 三重大学, 工学研究科, 教授 (20183791)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平井 克幸 三重大学, 地域イノベーション推進機構, 准教授 (80208793)
岡崎 隆男 三重大学, 地域イノベーション学研究科, 教授 (90301241)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 三重項カルベン / ジアゾメタン / 分子三脚 / アダマンタン / 自己組織化単分子膜 / 光化学反応 / サイクリックボルタンメトリー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は、高い安定性が期待されるジアントリルカルベンを三脚形トリチオールによりAu基板上に単分子膜として固定し、フェロセニルメタノールによる捕捉を行ったが、捕捉率は低い値(12%)であった。令和４年度にはこの捕捉率を増大させるために以下の方策を検討した。
方策１：立体混雑の少ないカルベンを用いた捕捉率の向上
ジアントリルカルベンは、二つのアントリル基によりカルベン中心炭素の周辺が立体保護されているため比較的安定であるが、この立体効果のため捕捉剤フェロセニルメタノールの接近が困難になり、カルベン中心炭素のOH挿入反応が妨害されたと考えられる。そこで、立体障害を低減したカルベンであるアントリルフェニルカルベン及びジフェニルカルベンの単分子膜上での捕捉を検討した。
方策２：長鎖フェロセニルアルコールを捕捉剤とする捕捉率の向上
捕捉時の立体障害を避けるもう一つの方法として、フェロセニルメタノール（Fc-CH2-OH)のメチレン基を長い炭素直鎖（炭素数6及び10）に置き換えたフェロセニルアルコールを用いてカルベンの捕捉を試みた。これにより、カルベン中心炭素のOH挿入反応に際してかさ高いフェロセニル基とカルベン分子との立体反発が避けれられるため、捕捉率の向上が期待された。
結果：上記の二つの方策は、いずれも捕捉率の向上に有効であることが示された。特に、カルベンとして立体障害の少ないジフェニルカルベンを用い、捕捉剤としてフェロセニルデカノール[Fc-(CH2)10-OH]を用いて単分子膜上での捕捉を検討した結果、発生したカルベンの90%を捕捉できることが明らかとなった。対照実験として溶液中で同じカルベンを発生させた場合には捕捉による結合分子は観測されず、２量体の生成が確認された。以上の結果から、単分子膜上への固定により、三重項カルベンの主な減衰経路である２量化が効果的に抑制できることが示された。
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