2021 Fiscal Year Annual Research Report
巨大湾曲π電子系空間を有するドーム状ナノカーボン分子の設計・合成
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20K15254
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
池本 晃喜 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 講師 (30735600)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノカーボン / 構造化学 / 空間 / ドーム状構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フラーレンやカーボンナノチューブの発見以降，湾曲π電子系からなる非平面構造を有したナノカーボンは，その審美性のみならず，湾曲π電子系からなる特異な空間を有するために一大巨大研究分野を築いている．しかしながら，これら湾曲π電子系空間の特異性について，原子・分子レベルでの精密な「構造化学」に立脚して議論している例はほとんどない．このような背景を踏まえ，本研究では，「1,3,5-三置換ベンゼンユニット (フェナイン) をカップリングで連結する」という独自の合成戦略に基づき，巨大湾曲π電子系空間を有するドーム状ナノカーボン分子を設計・合成する．さらに，その巨大湾曲π電子系空間の特性を「構造化学」に立脚して解明することを目的とする．
本年度も，これまでに得られたドーム状ナノカーボン分子の合成戦略に関する知見を活かしつつ，様々なナノカーボン分子群の創生を行った．具体的には以下の成果を挙げた．1. 「カップリング反応による金属鋳型多量化を用いた大環状化法」を開発し，金属ドープ型ドーム状ナノカーボン分子の合成を達成した (J. Am. Chem. Soc.誌に報告)．2.ピリジン窒素8個，ピロール窒素16個を精密にドープしたシリンダー状ナノカーボン分子の合成を達成し，ドナー・アクセプター構造に由来した電子的および光学的特性を明らかにした（Angew. Chem. Int. Ed.誌に報告）．3.π電子系空間に関しての着眼に基づき，平面三方構造ユニットを三次元的にネットワーク化した「ダイアモンドの双子の分子」の合成を達成した（Proc. Natl. Acad. Sci. USA誌に報告）．以上のように，巨大なπ電子系空間を有するドーム状ナノカーボン分子の合成を基盤とし，さらに特異なπ電子系空間を有するナノカーボン分子群の創生，その電子的・工学的な物性の解明にまで研究を展開することが出来た．
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