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2014 Fiscal Year Research-status Report

高歪みシクロパラフェニレン類の合成とその機能解明

Research Project

Project/Area Number 26410043
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

茅原 栄一  京都大学, 化学研究所, 助教 (10610553)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsシクロパラフェニレン / 歪み / フラーレン / カーボンナノチューブ / バンドギャップ / 電子状態 / 電気化学的測定
Outline of Annual Research Achievements

ベンゼン環をリング状につなげた分子であるシクロパラフェニレン (CPP)は、フラーレンやアームチェア型のカーボンナノチューブの最小構成単位であることから、次世代の有機機能性材料としての応用に興味が持たれている。この数年の間に、CPPの化学合成が報告されているが、、五個のベンゼン環からなり、フラーレンC60と同じ直径(約0.7ナノメートル)を持つ[5]CPPは、理論的に興味深い性質を示す可能性が予想されていたが、その合成は困難であり、未だ達成されていなかった。
本年度、既存のCPPの合成経路を融合させた新しい合成経路の開発を行うことで、[5]CPPの合成を達成した。[5]CPPは有機溶媒によく溶け、空気中でも安定であり、有機材料として非常に取り扱い易い性質を持つことが分かった。さらに、光、電気化学的測定より、[5]CPPのバンドギャップを評価したところ、 C60に匹敵する狭いバンドギャップを有していることが明らかになった。有機薄膜太陽電池の有機電子受容体としてフラーレン誘導体が通常用いるが、その構造と電子状態の多様性は制限されている。一方、 CPP は原理的にフラーレン類に比べて様々な誘導体の合成が行えることから、物性の制御などにおいても、フラーレン誘導体に比べて有利であると考えられる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究開始の初期に、本研究の標的分子、[5]CPPの合成を達成できたため。

Strategy for Future Research Activity

今後、[5]CPPをベースとした化学修飾によるCPP誘導体の合成を行う。

  • Research Products

    (22 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 7 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] In-Plane Aromaticity in Cycloparaphenylene Dications: A Magnetic Circular Dichroism and Theoretical Study2015

    • Author(s)
      Toriumi, N.; Muranaka, A.; Kayahara, E.; Yamago, S.; Uchiyama, M.
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 137 Pages: 82-85

    • DOI

      10.1021/ja511320f

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Practical Synthesis for [n]Cycloparaphenylenes (n = 5, 7-12) by H2SnCl4-Mediated Aromatization of 1,4-Dihydroxylcyclo-2,5-diene Precursors2015

    • Author(s)
      Patel, V. K.; Kayahara, E.; Yamago, S.
    • Journal Title

      Chem. Eur. J.

      Volume: 21 Pages: 5742-5749

    • DOI

      10.1002/chem.201406650

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Synthesis and Characterization of [5]Cycloparaphenylene2014

    • Author(s)
      Kayahara, E.; Patel, V. K.; Yamago, S.
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 136 Pages: 2284-2287

    • DOI

      10.1021/ja413214q

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Synthesis, Characterization, and Properties of [4]Cyclo-2,7-pyrenylene: Effect of Cyclic Structure on the Electronic Properties of Pyrene Oligomers2014

    • Author(s)
      Iwamoto, T.; Kayahara, E.; Yasuda, N.; Suzuki, T.; Yamago, S.
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 53 Pages: 6430-6434

    • DOI

      10.1002/anie.201403624

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Properties of Triplet-Excited [n]Cycloparaphenylenes (n = 8-12): Excitation Energies Lower than Those of Linear Oligomers and Polymers2014

    • Author(s)
      Fujitsuka, M.; Lu, C.; Iwamoto, T.; Kayahara, E.; Yamago, S.; Majima, T.
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. A

      Volume: 118 Pages: 4527-4532

    • DOI

      10.1021/jp504689q

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Radical Ions of Cycloparaphenylenes: Size-Dependence Contrary to the Neutral Molecules2014

    • Author(s)
      Fujitsuka, M.; Tojo, S.; Iwamoto, T.; Kayahara, E.; Yamago, S.; Majima, T.
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. Lett.

      Volume: 5 Pages: 2302-2305

    • DOI

      10.1021/jz5009054

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] ついに完成!世界最小の炭素ナノリング -五つのベンゼン環をリング状につなげる合成法の開発-2014

    • Author(s)
      茅原栄一, 山子茂
    • Journal Title

      化学

      Volume: 69 Pages: 32-36

    • Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 三次元状π共役分子の新しい有機化学2014

    • Author(s)
      山子茂, 茅原栄一, 岩本貴寛
    • Journal Title

      有機合成化学協会誌

      Volume: 72 Pages: 992-1005

    • DOI

      10.5059/yukigoseikyokaishi.72.992

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 放射光によるナノカーボン類の分子構造解析2015

    • Author(s)
      茅原栄一
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-29
    • Invited
  • [Presentation] A Practical Synthesis of [n]CPPs Using Tin-mediated Reductive Aromatization2015

    • Author(s)
      Patel Vijay Kumar、茅原栄一、山子茂
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-27
  • [Presentation] シクロパラフェニレンールテニウム錯体の合成と同定2015

    • Author(s)
      茅原栄一, Patel Vijay Kumar, Kundig Peter E, Mercier Audrey, 山子茂
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-27
  • [Presentation] [5]シクロパラフェニレンの直接官能基化2015

    • Author(s)
      茅原栄一、Patel Vijay Kumar、山子茂
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-27
  • [Presentation] 白金多核錯体を用いたペルフルオロシクロパラフェニレンの合成2015

    • Author(s)
      河野太郎、橋本士雄磨、茅原栄一、黒田康弘、鈴木敏泰、山子茂,
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-27
  • [Presentation] 白金多核錯体を用いた環状共役ポルフィリンオリゴマーの合成2015

    • Author(s)
      前田祐希、茅原栄一、山子茂
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-27
  • [Presentation] 酸素官能基を持つシクロパラフェニレンの酸化還元挙動2015

    • Author(s)
      大西弘晃、茅原栄一、山子茂
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-27
  • [Presentation] テトラシクロ(2,7-カルバゾール):芳香環内部における環電流2015

    • Author(s)
      黒田康弘、阪本洋一、鈴木敏泰、茅原栄一、山子茂
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-27
  • [Presentation] Synthesis and physical properties of a ball-like three-dimensional π-conjugated molecule2014

    • Author(s)
      茅原栄一
    • Organizer
      化学研究所第114回研究発表会
    • Place of Presentation
      京都大学宇治キャンパス
    • Year and Date
      2014-12-12
    • Invited
  • [Presentation] Synthesis and Properties of Curved -conjugated molecules2014

    • Author(s)
      Eiichi Kayahara
    • Organizer
      3rd International Conference and Exhibition on Materials Science & Engineering
    • Place of Presentation
      San Antonio, USA
    • Year and Date
      2014-10-08
    • Invited
  • [Presentation] Synthesis of [5]Cycloparaphenylene2014

    • Author(s)
      茅原栄一、Patel Vijay Kumar、山子茂
    • Organizer
      第61回有機金属化学討論会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2014-09-23
  • [Presentation] シクロパラフェニレンの酸化特性の解明2014

    • Author(s)
      茅原栄一、深山慧、香山貴彦、加藤立久、西長亨、山子茂
    • Organizer
      第25回基礎有機化学討論会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2014-09-09
  • [Remarks] 世界最小の“炭素ナノリング”の化学合成に成功

    • URL

      http://www.kuicr.kyoto-u.ac.jp/a_topics/topics_140127.html

  • [Remarks] 世界最小の「ナノ炭素リング」の化学合成に成功

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/static/ja/news_data/h/h1/news6/2013_1/140129_1.htm

URL: 

Published: 2016-05-27  

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