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金属内包フラーレンの誘導化とその配列制御

Research Project

Project/Area Number 07J00570
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Organic chemistry
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

山田 道夫  University of Tsukuba, 大学院・数理物質科学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2008: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords金属内包フラーレン / 化学修飾 / NMR常磁性シフト
Research Abstract

本研究では当該年度において、金属内包フラーレンCe_2@C_<72>およびCe_2@C_<78>の合成に成功し、その単離およびキャラクタリゼーションを行なった。大量合成については、アーク放電装置を用い、Ce含有カーボンロッドを陽極としてアーク放電を行なうことにより達成した。NMR測定および理論計算により、Ce_2@C_<72>は従来のフラーレンが従う孤立五員環則には従わない構造を有することが明らかになった。常磁性NMRシフト解析によりCe原子の位置を調べたところ、五員環が隣り合ったフユーズドペンタゴン構造に面して静止していることが明らかとなった。また、電気化学測定により、Ce_2@C_<72>は従来の金属内包フラーレンと比べて非常に大きなHOMO-LUMOギャップを有することを見い出した。同様にCe_2@C_<78>について調べたところ、孤立五員環則を満たすD_<3h>構造であり、Ce原子は3回軸上に静止していることが明らかとなった。Ce_2@C_<78>については化学反応性を調べたところ、ケイ素化合物であるジシリランと反応がスムーズに進行し、一種類のケイ素化体を合成できることが明らかになった。ケイ素化体についても常磁性NMRシフト解析を行なったところ、Ce原子の位置はケイ素化の前後でほとんど変わらないことが明らかとなった。これはこれまでに見出してきたCe_2@C_<80>の場合とは大きく異なる結果であり、金属原子の配向制御を考えていく上で非常に重要な成果である。さらにケイ素化体については単結晶の作製に成功し、X線結晶構造解析により構造を明らかにした。とくに配列構造を調べたところ、フラーレンケージおよび内部の金属原子が一次元的に配列した構造であることが明らかになった。これはフラーレンの配列制御だけでなく、金属原子の配列制御も同時に達成された例として本研究のねらいとして非常に重要な成果である。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2008 2007

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Spectroscopic and Theoretical Study of Endohedral Dimet allofullerene Having Non-IPR Fullerene Cage : Ce_2@C_<72>2008

    • Author(s)
      Michio Yamada, et al.
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A 112

      Pages: 7627-7631

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Location of the Metal Atoms in Ce_2@C_<78> and Its Bis-Sily lated Derivative2008

    • Author(s)
      Michio Yamada, et al.
    • Journal Title

      Chemical Comunications 5

      Pages: 558-560

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Metal Atoms Collinear with the Spiro Carbon of 6,6-Open Adducts, M_2@C_<80>(Ad) (M=La and Ce, Ad=Adamantylidene)2008

    • Author(s)
      Michio Yamada, et. al.
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society 130

      Pages: 1171-1176

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two-dimensional Hopping Motion of Encapsulated La Atoms in Silylated La_2@C_<80>2007

    • Author(s)
      Takatsugu Wakahara, et. al.
    • Journal Title

      Chemical Communications 26

      Pages: 2680-2682

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Positional Control of Encapsulated Atoms Inside a Fullerene Cage by Exohedral Chemical Functionalization2008

    • Author(s)
      Michio Yamada, et al.
    • Organizer
      213^<th> ECS Meeting (The Electrochemical Society)
    • Place of Presentation
      Phoenix Convention Center (Arizona, USA)
    • Year and Date
      2008-05-20
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Positional Control of Encapsulated Metal Atoms Inside a Fullerence cage by Exohedral Chemical Functionalization2008

    • Author(s)
      Michio Yamada, et. al.
    • Organizer
      First International Symposium on Interdisciplinary Materials Science (ISIMS-2008)
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城)
    • Year and Date
      2008-03-13
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Ce2@C78およびそのケイ素化体における内包金属原子の配向2008

    • Author(s)
      山田 道夫, ほか
    • Organizer
      第34回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      名城大学(愛知)
    • Year and Date
      2008-03-03
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Positional Control of Encapsulated Metal Atoms Inside a Fullerene Cage by Exohedral Chemical Functionalization2008

    • Author(s)
      Michio Yamada
    • Organizer
      1st HOPE meeting
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城)
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 化学修飾によるフラーレンケージに内包された金属原子の配向制御2007

    • Author(s)
      山田 道夫, ほか
    • Organizer
      第37回構造有機化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
    • Year and Date
      2007-10-28
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 化学修飾によるフラーレンケージに内包された金属原子の配向制御2007

    • Author(s)
      山田 道夫, ほか
    • Organizer
      第33回フラーレン・ナノチーブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡)
    • Year and Date
      2007-07-12
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2024-03-26  

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