常磁性内包フラーレンの組織化と機能

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22750030
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 土屋 敬広 筑波大学, 数理物質系, 講師 (10375412)
• Keywords: 金属内包フラーレン / 金属ポルフィリン / 磁性 / 錯形成

Research Abstract

次世代を切り拓く革新的な電子・光・磁気機能を有する物質の創出を図るため、本研究では非常に安定な非局在型πスピンを有する常磁性内包フラーレンに着目し、その選択的分子変換による構造および電子特性の制御を行うことを目標とし、検討を行ってきた。フラーレン類は、多様な電子・光学機能をもたらすπ電子を分子骨格にもつナノサイズの巨大π電子系である。さらに、このπ空間に金属原子を閉じ込めた金属内包フラーレンは、金属原子からフラーレンケージへ電子移動が起こるため通常の空フラーレンとは大きく異なる優れた酸化還元特性を有し、加えて磁性化、反磁性化が容易であることから非常に興味深い化合物群である。磁気的・電子的特性が優れた金属内包フラーレンを有機ドナー分子または金属錯体と集積化することで革新的な機能の発現を確信する。
平成23年度は常磁性金属内包フラーレンを大量合成し、得られた常磁性内包フラーレンに対して選択的1,3-双極子環化付加反応を用いた機能性置換基導入の検討を行った。具体的には金属錯体の配位子として広く用いられているピリジンを置換基として導入し常磁性内包フラーレン配位子を大量に合成した。次に合成した常磁性内包フラーレン配位子を用いて金属ポルフィリンなど種々の金属錯体に対する配位挙動の検討を行った。錯形成の評価は吸収および蛍光スペクトル測定などを用い系統的に行った。得られた超分子系の過渡吸収スペクトル測定を行う事によって光誘起電子移動挙動について検討を行った。

Research Products

• [Journal Article] Enantioselective Synthesis of Endohedral Metallofullerenes (2011)
  • Author(s): K. Sawai, Y. Takano, M. Izquierdo, S. Filippone, N. Martin, Z. Slanina, N. Mizorogi, M. Waelchli, T. Tsuchiya, T. Akasaka, S. Nagase
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc Volume: 133 Pages: 17746-17752
  • DOI: DOI:10.1021/ja2062727
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regioselective Cycloaddition of La_2@I_h-C_<80> with Tetracyanoethylene Oxide : Formation of an Endohedral Dimetallofullerene Adduct Featuring Enhanced Electron-Accepting Character (2011)
  • Author(s): M. Yamada, M. Minowa, S. Sato, Z. Slanina, T. Tsuchiya, Y. Maeda, S. Nagase, T. Akasaka
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc Volume: 133 Pages: 3796-3799
  • DOI: DOI:10.1002/ange.201100961
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Covalently Linked Porphyrin-La@C_<82> Hybrids : Structural Elucidation and Investigation of Intramolecular Interactions (2011)
  • Author(s): L. Feng, Z. Slanina, S. Sato, K. Yoza, T. Tsuchiya, N. Mizorogi, T. Akasaka, S. Nagase, N. Martin, D. M. Guldi
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed Volume: 50 Pages: 5909-5912
  • DOI: DOI:10.1002/anie.201100432
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural Elucidation and Regioselective Functionalization of an Unexplored Carbide Cluster Metallofullerene Sc_2C_2@C_8(6)-C_<82> (2011)
  • Author(s): X.Lu, K.Nakajima, Y.Iiduka, H.Nikawa, N.Mizorogi, Z.Slanina, T.Tsuchiya, S.Nagase, T.Akasaka
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. Volume: 133 Pages: 19553-19558
  • DOI: 10.1021/ja208841w
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stable Radical Anions Inside Fullerene Cages-Formation of Reversible Electron Transfer Systems (2011)
  • Author(s): T.Tsuchiya, M.Wielogolski, N.Sakuma, N.Mizorogi, T.Akasaka, T.Kato, D.M. Guldi, S.Nagase
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. Volume: 133 Pages: 13280-13283
  • DOI: 10.1021/ja205391v
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Charge-Transfer Chemistry of La_2@I_h-C_<80>/Sc_3N@I_h-C_<80>-Zinc Porphyrin Conjugates : Impact of Endohedral Cluster (2011)
  • Author(s): L.Feng, S.G.Radhakrishnan, N.Mizorogi, Z.Slanina, H.Nikawa, T.Tsuchiya, T.Akasaka, S.Nagase, N.Martin, D.Guldi
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. Volume: 133 Pages: 7608-7618
  • DOI: 10.1021/ja20233lr
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regioselective Bis-Functionalization of Endohedral Dimetallofullerene, La_2@C_<80> : Extremal La-La Distance (2011)
  • Author(s): M.O.Ishitsuka, S.Sano, H.Enoki, S.Sato, H.Nikawa, T.Tsuchiya, Z.Slanina, N.Mizorogi, M.T.H.Liu, T.Akasaka, S.Nagase
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. Volume: 133 Pages: 7128-7134
  • DOI: 10.1021/ja200903q
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Semi-Metallic Single-Component Crystal of Soluble La@C_<82> Derivative with High Electron Mobility (2011)
  • Author(s): S.Sato, S.Seki, Y.Honsho, L.Wang, H.Nikawa, G.Luo, J.Lu, M.Haranaka, T.Tsuchiya, S.Nagase, T.Akasaka
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. Volume: 133 Pages: 2166-2771
  • DOI: 10.1021/ja110465y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sc_2C_2@C_<80> Rather than Sc_2@C_<82> : Templated Formation of Unexpected C_<2v>(5)-C_<80> and Temperature-Dependent Dynamic Motion of Internal Sc_2C_2 Cluster (2011)
  • Author(s): H.Kurihara, X.Lu, Y.Iiduka, N.Mizorogi, Z.Slanina, T.Tsuchiya, T.Akasaka, S.Nagase
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. Volume: 133 Pages: 2382-2385
  • DOI: 10.1021/ja1107723
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Radical Derivatives of Insoluble La@C_<74> : X-ray Structures, Metal Positions and Isomerization (2011)
  • Author(s): X.Lu, H.Nikawa, T.Kikuchi, N.Mizorogi, Z.Slanina, T.Tsuchiya, S.Nagase, T.Akasaka
  • Journal Title: Angew.Chem., Int.Ed. Volume: 50 Pages: 6356-6359
  • DOI: 10.1002/ange.201100961
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Highly Regioselective Synthesis of Bis-Aziridino[60]fullerene with Sulfilimine (2011)
  • Author(s): M.Okada, T.Nakahodo, M.O.Ishitsuka, H.Nikawa, T.Tsuchiya, T.Akasaka, T.Fujie, T.Yoshimura, Z.Slanina, S.Naga
  • Journal Title: Chem.Asian J. Volume: 6 Pages: 416-423
  • DOI: 10.1002/asia.201000244
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Endohedral Metallofullerene Glycoconjugates by Carbene Addition (2011)
  • Author(s): M.Yamada, C.I.Someya, T.Nakahodo, Y.Maeda, T.Tsuchiya, T.Akasaka
  • Journal Title: Molecules Volume: 16 Pages: 9495-9504
  • DOI: 10.3390/molecules16119495
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Introduction of Azetidinimine Skeleton on C_<60> (2011)
  • Author(s): N.Ueda, H.Nikawa, Y.Takano, M.O.Ishitsuka, T.Tsuchiya, T.Akasaka
  • Journal Title: Heteroat.Chem. Volume: 2 Pages: 426-431
  • DOI: 10.1002/hc
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Organosulfur-based Fullerene Materials (2011)
  • Author(s): T.Nakahodo, M.O.Ishitsuka, Y.Takano, T.Tsuchiya, T.Akasaka, A.Herranz, N.Martin, D.M.Guldi, S.Nagase
  • Journal Title: Phosphorus, Sulfur, Silicon Relat. Elem. Volume: 186 Pages: 1308-1311
  • DOI: 10.1080/10426507.2010.523033
• [Journal Article] Current Progress on the Chemical Functionalization and Supramolecular Chemistry of M@C_<82> (2011)
  • Author(s): Y.Maeda, T.Tsuchiya, X.Lu, Y.Takano, T.Akasaka, S.Nagase
  • Journal Title: Nanoscale Volume: 3 Pages: 2421-2429
  • DOI: 10.1039/C0NR00968G
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 組織化常磁性内包フラーレンの分子変換と電子移動挙動 (2012)
  • Author(s): 土屋敬広・赤阪健・関修平・谷垣勝己
  • Organizer: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 早稲田大学(東京都)
  • Year and Date: 2012-03-17
• [Presentation] フラーレン科学の新展開:金属内包フラーレンの化学 (2012)
  • Author(s): 土屋敬広
  • Organizer: 群馬大学工学系フロンティアリーダーコース 先端研究紹介講座
  • Place of Presentation: 群馬大学(群馬県)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-01-16
• [Presentation] 金属内包フラーレンを鍵物質とした有機ドナー分子との超分子系の構築 (2011)
  • Author(s): 土屋敬広・青山亮・佐久間理子・溝呂木直美・赤阪健・DirkM.Guldi・加藤立久・永瀬茂
  • Organizer: 第38回有機典型元素化学討論会
  • Place of Presentation: 石川県立音楽堂(石川県)
  • Year and Date: 2011-12-07
• [Presentation] ナノカーボンの新展開:金属内包フラーレンの化学 (2011)
  • Author(s): 土屋敬広
  • Organizer: CSJ化学フェスタ 新化学技術推進協会奨励研究講演会
  • Place of Presentation: 早稲田大学(東京都)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-14
• [Presentation] Construction of Supramolecular System Based on Endohedral Metallofullerene (2011)
  • Author(s): Takahiro Tsuchiya
  • Organizer: MDF International Workshop : Open-shell Organic Molecules-Synthesis and Electronic Structure Freedom-
  • Place of Presentation: Umeda Sky Building, Osaka, Japan(Invited Lecture)
  • Year and Date: 2011-10-07
• [Presentation] Complexation Studies of Endohedral Metallofullerene with Concave π-Systems (2011)
  • Author(s): T.Tsuchiya, M.Wielopolski, N.Mizorogi, T.Akasaka, D.M.Guldi, N. Martin, S.Higashibayashi, H.Sakurai, S.Nagase
  • Organizer: 14th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • Place of Presentation: Oregon University, USA
  • Year and Date: 2011-10-07
• [Presentation] 湾曲型π共役化合物に基づく超分子系の構築 (2011)
  • Author(s): 土屋敬広・赤阪健・関修平・谷垣勝己
  • Organizer: 高次π空間の創発と機能開発 第3回若手研究会
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター(愛知県)
  • Year and Date: 2011-07-15
• [Remarks]
  • URL: http://www.tara.tsukuba.ac.jp/~akasaka-lab/