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2013 Fiscal Year Research-status Report

分子三脚を起点とする表面逐次カップリング反応による機能性単分子膜の創製

Research Project

Project/Area Number 24550155
Research InstitutionMie University

Principal Investigator

北川 敏一  三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20183791)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 平井 克幸  三重大学, 社会連携研究センター, 准教授 (80208793)
岡崎 隆男  三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90301241)
Keywordsアダマンタン / 分子三脚 / 自己組織化単分子膜 / 薗頭カップリング / フェロセン / サイクリックボルタンメトリー
Research Abstract

本研究では、アダマンタン骨格をコアにもつ分子三脚がAu基板表面に吸着して形成される自己組織化単分子膜(SAM)を起点とした、基板上での連続クロスカップリング反応による分子伸長を検討している。平成25年度の結果は以下の通りである。
1.単分子膜上での薗頭カップリング
昨年度作製した、上部にp-ヨードフェニル基を持つアダマンタン分子三脚のSAMに対し、基板上でエチニルフェロセンの薗頭カップリングを行った。反応後の基板を作用電極とするサイクリックボルタンメトリーにより表面に結合したフェロセンを定量した結果、収率が77%であることが示された。同様の反応を溶液中の従来法で行った場合の収率が80%であることから、SAM上の薗頭カップリングが溶液中と同等の収率で進行することが確認できた。
2.単分子膜上での逐次薗頭カップリングによる分子伸長
昨年度作製した、上部にエチニル基を持つアダマンタン分子三脚のSAMに対し、1-ヨード-4-(フェロセニルエチニル)ベンゼンの薗頭カップリングを行った。これにより、Au基板上のp-ヨードフェニル置換分子三脚のSAMに対して、1)トリメチルシリルアセチレンの結合、2)トリメチルシリル基の除去、3)1-ヨード-4-(フェロセニルエチニル)ベンゼンの結合、を連続して行ったことになる。上記と同様に、基板に結合したフェロセンを電気化学的に定量したところ、3段階反応の総合収率は約30%であることが示された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画した通りアダマンタン分子三脚上での薗頭カップリング反応で分子を連結し、その収率を電気化学的に求めることが出来た。フェロセンを結合してそれを元に反応収率を求める方法は、今後様々なタイプの基板上分子伸長反応の効率を評価するのに有効と思われる。SAM上での1段階カップリングでは溶液反応と同様の収率が得られたのに対し、薗頭カップリングを2回実施後には収率が大きく低下したため、これを改善することが今後の課題である。

Strategy for Future Research Activity

反応収率が低下したのは、触媒活性種の溶解度が低いことによる可能性がある。SAM上での合成では反応基質分子が基板に固定されているため、触媒が溶解して基板表面に到達することが重要となる。この条件を満たす溶媒として各種イオン液体が有効と期待されるため、今後これを検討し表面反応収率の改善を図る

  • Research Products

    (34 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (32 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Single Molecule Study of the Electronic Structures of Molecular Tripods with Functional Units2014

    • Author(s)
      片野 諭、金 有洙、北川敏一、川合真紀
    • Journal Title

      J. Vac. Soc. Jpn.

      Volume: 57 Pages: 159-162

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tailoring Electronic States of a Single Molecule Using Adamantane-based Molecular Tripods2013

    • Author(s)
      片野 諭、金 有洙、北川敏一、川合真紀
    • Journal Title

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      Volume: 15 Pages: 14229-14233

    • DOI

      10.1039/c3cp51612a

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アダマンタン分子三脚-デアザプリン-フェロセン連結化合物のAu基板上単分子膜の金属

    • Author(s)
      花井也実、川野貴史、戸野綾香、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      第24回基礎有機化学討論会
    • Place of Presentation
      学習院大学
  • [Presentation] イオン液体中における4-エチニルベンゾフェノンを用いた反応集積化による第二世代デンドリマーの合成

    • Author(s)
      吉川世里奈、林賢之介、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      第24回基礎有機化学討論会
    • Place of Presentation
      学習院大学
  • [Presentation] 巨大置換基によって保護された三重項(9-アントリル)(フェニル)カルベンの発生と特性化

    • Author(s)
      橋本裕一、館 美里、平井克幸、北川敏一
    • Organizer
      2013年光化学討論会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
  • [Presentation] ヨード基とトリフルオロメチル基によって保護された三重項ジフェニルカルベンの発生と特性化

    • Author(s)
      田村まり、平井克幸、北川敏一
    • Organizer
      2013年光化学討論会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
  • [Presentation] Thermodynamic Stabilities and Electrophilic Substitution of C60 Cations

    • Author(s)
      鬼頭和宏、北川敏一
    • Organizer
      The 3rd International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU (IS2EMU 2013)
    • Place of Presentation
      三重大学
  • [Presentation] Electrochemical Behavior of the Self-Assembled Monolayer of a Triad Consisting of Tripod-Shaped Trithiol, Deazapurine, and Ferrocene on Au(111) in the Presence of Metal Ion

    • Author(s)
      花井也実、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      The 3rd International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU (IS2EMU 2013)
    • Place of Presentation
      三重大学
  • [Presentation] Stabilities and Reactivities of Triplet (Aryl)(1,4-diphenyl-1H-1,2,3-triazol-5-yl)carbenes

    • Author(s)
      荒木信良、山口正雄、平井克幸、北川敏一
    • Organizer
      The 3rd International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU (IS2EMU 2013)
    • Place of Presentation
      三重大学
  • [Presentation] Generation and Reaction Control of Persistent Triplet Diphenylcarbene in a Flow Microreactor

    • Author(s)
      沖殿航紀、栗田 翔、平井克幸、北川敏一
    • Organizer
      The 3rd International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU (IS2EMU 2013)
    • Place of Presentation
      三重大学
  • [Presentation] Syntheses of Novel Naphthobisbenzofurans and Their Reactions in Superacid Media

    • Author(s)
      北畑 彰、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      The 3rd International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU (IS2EMU 2013)
    • Place of Presentation
      三重大学
  • [Presentation] Reaction Integration of Sonogashira Couplings for Synthesis of Substituted 1,3,5-Tris[(4-benzoylphenyl)ethynyl]benzenes in Ionic Liquid

    • Author(s)
      林賢之介、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      The 3rd International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU (IS2EMU 2013)
    • Place of Presentation
      三重大学
  • [Presentation] アダマンタン分子三脚-イオノフォア-フェロセン連結化合物のAu(111)面上における単分子膜の電気化学的挙動

    • Author(s)
      花井也実、川野貴史、戸野綾香、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      2013年有機反応機構研究会
    • Place of Presentation
      三重大学
  • [Presentation] ヨード基とトリフルオロメチル基によって保護された三重項ジフェニルカルベンの発生と特性化

    • Author(s)
      田村まり、平井克幸、北川敏一
    • Organizer
      2013年有機反応機構研究会
    • Place of Presentation
      三重大学
  • [Presentation] 三重項(アリール)(1,4-ジフェニル-1H-1,2,3-トリアゾール-5-イル)カルベンの安定性と反応性

    • Author(s)
      荒木信良、山口正雄、平井克幸、北川敏一
    • Organizer
      2013年有機反応機構研究会
    • Place of Presentation
      三重大学
  • [Presentation] 巨大置換基によって保護された三重項(9-アントリル)(フェニル)カルベンの発生と特性化

    • Author(s)
      橋本裕一、館 美里、平井克幸、北川敏一
    • Organizer
      2013年有機反応機構研究会
    • Place of Presentation
      三重大学
  • [Presentation] ナフトビスベンゾフラン化合物の合成と超強酸との反応

    • Author(s)
      北畑 彰、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      2013年有機反応機構研究会
    • Place of Presentation
      三重大学
  • [Presentation] イオン液体中における4-エチニルベンゾフェノンの薗頭カップリングを用いた反応集積化による第二世代デンドリマーの合成

    • Author(s)
      吉川世里奈、林賢之介、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      2013年有機反応機構研究会
    • Place of Presentation
      三重大学
  • [Presentation] 剛直分子を用いた官能基ユニット連結による単一分子の電子状態制御

    • Author(s)
      片野 諭、金有 洙、北川敏一、川合眞紀
    • Organizer
      2013年真空・表面科学合同講演会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
  • [Presentation] アダマンタン分子三脚-デアザプリン-フェロセン連結化合物のAu基板上単分子膜の金属イオン存在下における電気化学的挙動

    • Author(s)
      花井也実、川野貴史、戸野綾香、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      第44回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      静岡大学
  • [Presentation] 三重項(4-tert-ブチル-2,6-ジメチルフェニル)[1,4-ビス(ペンタフルオロフェニル)-1H-1,2,3-トリアゾール-5-イル]カルベンの発生と特性化

    • Author(s)
      荒木信良、平井克幸、北川敏一
    • Organizer
      第44回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      静岡大学
  • [Presentation] 巨大置換基によって保護された三重項(9-アントリル)(フェニル)カルベンの発生と特性化

    • Author(s)
      橋本裕一、館 美里、平井克幸、北川敏一
    • Organizer
      第44回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      静岡大学
  • [Presentation] ヨード基とトリフルオロメチル基によって保護された三重項ジフェニルカルベンの発生と特性化

    • Author(s)
      田村まり、平井克幸、北川敏一
    • Organizer
      第44回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      静岡大学
  • [Presentation] ナフトビスベンゾフラン化合物の合成と超強酸との反応

    • Author(s)
      北畑 彰、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      第44回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      静岡大学
  • [Presentation] イオン液体中における4-エチニルベンゾフェノンの薗頭カップリングを用いた反応集積化による第二世代デンドリマーの合成

    • Author(s)
      吉川世里奈、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      第44回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Place of Presentation
      静岡大学
  • [Presentation] Self-assembled Monolayers of Ferrocene Bound to Au(111) Surface through Tripod-shaped Trithiol and Oligo-(p-phenyleneethynylene) Bridge

    • Author(s)
      北川敏一、長谷隆啓、田中敬規、梅村尚史
    • Organizer
      The 8th International Symposium on Integrated Synthesis (ISIS-8)
    • Place of Presentation
      奈良市東大寺総合文化センター
  • [Presentation] Generation, Characterization and Reactivity of Triplet Diphenylcarbene Protected by Four Iodine Groups

    • Author(s)
      平井克幸、辻田耕作、別所香菜、北川敏一
    • Organizer
      The 8th International Symposium on Integrated Synthesis (ISIS-8)
    • Place of Presentation
      奈良市東大寺総合文化センター
  • [Presentation] 長寿命カルベンの集積化: 有機磁性材料の構築を目指した高スピンポリカルベンの構築

    • Author(s)
      北川敏一
    • Organizer
      反応集積化の合成化学公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      早稲田大学国際会議場
  • [Presentation] 分子三脚の自己組織化単分子膜 -その構築と機能化-

    • Author(s)
      北川敏一
    • Organizer
      明成化学工業講演会
    • Place of Presentation
      早稲田大学国際会議場
    • Invited
  • [Presentation] 巨大置換基によって保護された三重項(9-アントリル)(アリール)カルベンの特性化と反応性

    • Author(s)
      橋本裕一、館 美里、平井克幸、北川敏一
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス
  • [Presentation] イオン液体を用いた薗頭カップリングの反応集積化による1,3,5-トリス[(4-ベンゾイルフェニル)エチニル]ベンゼンとその誘導体の合成

    • Author(s)
      林賢之介、吉川世里奈、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス
  • [Presentation] フェロセン-デアザプリン連結型チオールの単分子膜を用いた金属イオンの電気化学的検出

    • Author(s)
      川野貴史、花井也実、戸野綾香、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス
  • [Presentation] トリプチシル基によって保護された三重項(9-アントリル)(フェニル)カルベンの発生と特性化

    • Author(s)
      館 美里、平井克幸、北川敏一
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス
  • [Presentation] ナフトビスベンゾフラン化合物の合成と超強酸との反応

    • Author(s)
      北畑 彰、岡崎隆男、北川敏一
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス

URL: 

Published: 2015-05-28  

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