研究概要 |
本研究は、Scクラスター内包フラーレンの特異な構造に起因した新規な特性の探求と、それらの機能性の発現に向けて、Scクラスター内包フラーレンの反応性を解明し、それらの知見を基に化学修飾による分子変換を行い、その構造解析を目的とする。発現した事象については、共同研究として遂行する理論計算と実験結果とのインタープレイにより考察した。平成19年度は以下2点の研究成果を得た。 (1)Scクラスター内包フラーレンの酸化還元特性と反応性を明らかにした。 代表的なScクラスター内包フラーレンとして、Sc_2C_2@C_<82>(C_s,C_<2v>,C_<3V)とSc_2C_2@C_<84>(D_<2d>)の酸化還元特性を明らかにすると共に、ケミカルプローブとして有用なジシリランとの光及び熱反応を検討し、Scクラスター内包フラーレンの反応性を解明した。Sc_2C_2@C_<82>(C_s,C_<2v>,C_<3v>)については、理論計算により、それぞれのHOMO-LUMOを明らかにした。これらの結果はScクラスター内包フラーレンの機能化に向けた化学修飾による分子変換を目指す上で、非常に意義深いと考えられる。 (2)Scクラスター内包フラーレンの構造を明らかにした。 45Sc NMR測定により、Sc_2C_2@C_<82>(C_s,C_<2v>,C_<3v>)、Sc_2C_2@C_<84>(D_<2d>)、Sc_3C_2@C_<80>(I_n)の内包スカンジウムクラスターの構造と電子的特性の解明に成功した。13C-enriched Sc_2C_2@C_82(C_s,C_<2v>,C_<3v>)、Sc_2C_2@C_<84>(D_<2d>)、Sc_3C_2@C_<80>(I_n)を合成し、13C NMR測定をすることで内包C_2クラスターの13C NMRシグナルの検出に初めて成功した。内包C_2クラスターの電子状態を解明する上で非常に重要な研究成果である。これら13C NMRケミカルシフト値は理論計算値とよい一致を示した。また、13C-enriched試料を用いた2D INADEQUATE NMR測定により、Sc_2C_2@C_<82>(C_<2v>,C_<3v>)、Sc_2C_2@C_<84>(D_<2d>)、Sc_3C_2@C_80(I_n)のフラーレンケージの結合配列の決定と13C NMRシグナルの帰属に成功した。
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