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ホウ素による分子性超ルイス酸および新規低配位化学種の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15J11698
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 有機化学
研究機関東京工業大学

研究代表者

田中 直樹  東京工業大学, 総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードホウ素 / ホウ素カチオン / ジボラン(4) / 二重蛍光発光 / ドーパント / ボリニウムイオン / 小分子活性化反応 / アセチレン / 挿入反応 / 二硫化炭素
研究実績の概要

本研究では、ホウ素上にアリール基のみが置換した2配位ホウ素カチオン(ボリニウムイオン)を基盤分子として、新規物質変化反応の開拓を目的に研究を推進した。
1. テトラメシチルジボラン(4)の合成と発光挙動の評価; ボリニウムイオンの還元的ホウ素ーホウ素結合形成反応によって得られる、空気や水に安定なテトラメシチルジボラン(4)の合成とその特異な発光挙動について評価した。溶液および固体状態においてジボランが二重蛍光発光を示すことを明らかにし、その二重蛍光が、ジボランのわずかなコンフォメーション変化に基づくことを理論計算により考察した。溶液状態における二重蛍光の強度比は、溶媒の粘度や温度の変化に応じて敏感に変化し、それら発光は、溶媒の極性に依存しないことが明らかになった。また、固体状態では、光や熱といった外部刺激によって、二重蛍光発光の強度比を可逆に変化させることが可能であった。これらの成果は、環境応答分子の設計戦略に新たな知見をもたらすものと考えられる。
2. 有機半導体材料に対するボリニウムイオンによるドーピング効果の検討; フンボルト大学ベルリン校のNorbert Koch教授のグループに2カ月滞在し、有機半導体材料を対象としたボリニウムイオンによるドーピング実験を行った。ボリニウムイオンは、高いホールドーパントとして作用するだけでなく、得られた有機半導体が、大気下においても化学的、熱的に高い安定性を示すことが明らかになった。これら結果は、ボリニウムイオンが既存のドーパントに比べ、有用なドーパントと成り得ると考えられる。以上、ボリニウムイオンの反応性を明らかにし、これまで未開拓であった2配位ホウ素カチオン化学の新領域を切り拓いた。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] Physics/Supramolecular Systems(Germany)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Chemical hole doping into large-area transition metal dichalcogenide monolayers using boron-based oxidant2018

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Matsuoka, Kaito Kanahashi, Naoki Tanaka, Yoshiaki Shoji, Lain‐Jong Li, Jiang Pu, Hiroshi Ito, Takanori Fukushima, Taishi Takenobu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 2S2 ページ: 1-4

    • DOI

      10.7567/jjap.57.02cb15

    • NAID

      210000148662

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Formation of an Isolable Divinylborinium Ion and Diphenylacetylene2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Tanaka, Yoshiaki Shoji, Daisuke Hashizume, Manabu Sugimoto, Takanori Fukushima
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie, International Edition

      巻: 56 号: 19 ページ: 5312-5316

    • DOI

      10.1002/anie.201701730

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Unveiling a new aspect of simple arylboronic esters: long-lived room-temperature phosphorescence from heavy-atom-free molecules2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shoji, Y. Ikabata, Q. Wang, D. Nemoto, A. Sakamoto, N. Tanaka, J. Seino, H. Nakai, T. Fukushima
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 139 号: 7 ページ: 2728-2733

    • DOI

      10.1021/jacs.6b11984

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Remarkably air- and moisture-stable hole-doped carbon nanotube films by a boron-based oxidant2017

    • 著者名/発表者名
      K. Funahashi, N. Tanaka, Y. Shoji, N. Imazu, K. Nakayama, K. Kanahashi, H. Shirae, S. Noda, H. Ohta, T. Fukushima, and T. Takenobu
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 10 号: 3 ページ: 035101-035101

    • DOI

      10.7567/apex.10.035101

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Boron-mediated sequential alkyne insertion and C-C coupling reactions affording extended π-conjugated molecules2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Shoji, N. Tanaka, S. Muranaka, N. Shigeno, H. Sugiyama, K. Takenouchi, F. Hajjaj, T. Fukushima
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 7 号: 1 ページ: 12704-12704

    • DOI

      10.1038/ncomms12704

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Convenient Route to Monocarba-closo-dodecaborate Anions2016

    • 著者名/発表者名
      N. Tanaka, Y. Shoji, T. Fukushima
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 35 号: 11 ページ: 2022-2025

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.6b00309

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The molecular and electronic structures of a thioaroyl cation formed by borinium ion-mediated C=S double bond cleavage of CS22015

    • 著者名/発表者名
      Y. Shoji, N. Tanaka, D. Hashizume, T. Fukushima
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 51 号: 69 ページ: 13342-13345

    • DOI

      10.1039/c5cc05645d

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] テトラアリールジボラン(4)誘導体の溶液および固体状態における二重蛍光発光2018

    • 著者名/発表者名
      田中直樹, 庄子良晃, 酒井隼人, 羽曾部卓, 五十幡康弘, 王祺, 中井浩巳, 福島孝典
    • 学会等名
      日本化学会第98回春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] テトラアリールジボラン(4)誘導体の特異な発光挙動2017

    • 著者名/発表者名
      田中直樹、庄子良晃、杉本学、福島孝典
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応大学 日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Small-Molecule Activation Reactions by a Two-Coordinate Boron Cation Possessing Exceptional Lewis Acidity2017

    • 著者名/発表者名
      田中直樹、庄子良晃、橋爪大輔、杉本学、福島孝典
    • 学会等名
      第3回π造形公開シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2017-01-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Small-Molecule Activation Reactions by an Unprecedented Two-Coordinate Boron Cation2017

    • 著者名/発表者名
      田中直樹、庄子良晃、福島孝典
    • 学会等名
      10th Workshop on Organic Chemistry for Junior Chemist
    • 発表場所
      National Tsing Hua University
    • 年月日
      2017-01-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 水・空気に安定な新規テトラアリールジボラン(4)の合成と二重蛍光発光挙動2017

    • 著者名/発表者名
      田中直樹, 庄子良晃, 福島孝典
    • 学会等名
      第44回典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高度に立体保護されたテトラアリールジボラン(4)の合成と特異な発光挙動2016

    • 著者名/発表者名
      田中直樹・庄子良晃・杉本学・福島孝典
    • 学会等名
      第3回π造形公開シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学さくらホール(片平)
    • 年月日
      2016-10-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] テトラメシチルジボラン(4)の合成と特異な発光特性2016

    • 著者名/発表者名
      田中直樹・庄子良晃・杉本学・福島孝典
    • 学会等名
      第27回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      広島国際国際会議場
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 二配位ホウ素カチオンによるアセチレン誘導体の活性化反応2016

    • 著者名/発表者名
      田中直樹・庄子良晃・橋爪大輔・福島孝典
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis, structure, and reactivity of the first isolable diarylborinium ion2015

    • 著者名/発表者名
      N. Tanaka, Y. Shoji, T. Fukushima
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二配位ホウ素カチオンによる新物質変換反応2015

    • 著者名/発表者名
      田中直樹
    • 学会等名
      第二回π造形科学若手研究会
    • 発表場所
      大阪府池田市不死王閣
    • 年月日
      2015-11-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 二配位ホウ素カチオンの高いルイス酸性と親カルコゲン性を利用した小分子活性化反応2015

    • 著者名/発表者名
      田中直樹・庄子良晃・橋爪大輔・福島孝典
    • 学会等名
      第26回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス
    • 年月日
      2015-09-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 二配位ホウ素カチオンを用いた炭素—カルコゲン二重結合切断反応2015

    • 著者名/発表者名
      田中直樹・庄子良晃・福島孝典
    • 学会等名
      第二回π造形科学公開シンポジウム
    • 発表場所
      大阪市中央公会堂
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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