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フラーレンの骨格変換を機軸とする内包フラーレンの有機合成

研究課題

研究課題/領域番号 16681008
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 ナノ構造科学
研究機関京都大学

研究代表者

村田 靖次郎  京都大学, 化学研究所, 助教授 (40314273)

研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
25,220千円 (直接経費: 19,400千円、間接経費: 5,820千円)
2006年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2005年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2004年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワードフラーレン / 内包 / 開口 / 小分子 / 分子手術 / 水素 / 開口フラーレン / 水素内包フラーレン / C70 / C60 / 有機合成 / X線結晶構造解析
研究概要

中空のフラーレン骨格内部に小分子・原子・金属イオン等が閉じこめられた内包フラーレンは従来法では純粋な物質の大量合成が困難である。本研究では、比較的安価に得られる空のフラーレンを原料として、フラーレン骨格に穴を開け、そこから小分子や金属イオンを導入した後、穴を閉じるという、いわば「分子手術」とも言える手法によって、新しい内包フラーレンを有機化学的手法により合成し、新規物性の発現を目指した。
すなわち、開口C_<60>誘導体の内部に重水素分子をほぼ定量的に導入し、重水素分子を内包させたままで開口部を修復することによってD_2@C_<60>を合成した。また、開口C_<60>誘導体に液相にて高圧のヘリウムガスを作用させ、素早く開口部を縮小することによって、ヘリウム原子を内包したC_<60>を合成することができた。反応直後のヘリウム内包率は40%であったが、HPLCにより内包率80%まで向上させることができた。また、フラーレン骨格外側の^1H NMRスペクトルを測定することによって、内包ヘリウムとフラーレン骨格との分子間相互作用が存在することを明らかにした。一方、開口C_<60>へのH_2,HD, D_2分子の導入の平衡定数ならびに放出の速度論的パラメーターを決定することにより、D_2分子がH_2分子よりも内包されやすいことを明らかにした。さらに、水素分子を内包したC_<60>カチオンの発生を確認した。さらに、13員環開口部にセレン原子をもつC_<60>誘導体を合成した。水素分子を内部に挿入し、放出速度測定によって開口部の大きさを評価したところ、硫黄類縁体に比べて若干開口部が大きくなっていることが明らかとなった。また、アミン類との反応を検討したところ、水分子が内部に導入可能な大きさの開口部構築が可能であることが分かった。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2007 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (18件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Fine Tuning of the Orifice Size of an Open-Cage Fullerene by Placing Selenium in the Rim : Insertion/Release of Molecular Hydrogen2007

    • 著者名/発表者名
      Chuang, S.-C., 他
    • 雑誌名

      Chem.Commun.

      ページ: 1278-1280

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Epitaxial Supramolecular Assembly of Fullerenes Formed by Using a Coronene Template on a Au(111) Surface in Solution2007

    • 著者名/発表者名
      Yoshimoto, S., 他
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 129

      ページ: 4366-4376

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] The Outside Knows the Difference Iinside : Trapping Helium by Immediate Reduction of Orifice Size of an Open-cage Fullerene and the Effect of Encapsulated Helium and Hydroge upon the NMR of Proton Directly Attached to the Outside2007

    • 著者名/発表者名
      Chuang, S.-C., 他
    • 雑誌名

      Chem.Commun. (印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Cryogenic NMR Spectroscopy of Endohedral Hydrogen-Fullerene Complexes2006

    • 著者名/発表者名
      Carravetta, M, 他
    • 雑誌名

      J.Chem.Phys. 124

      ページ: 104507-104507

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis and Properties of Endohedral C60 Encapsulating Molecular Hydrogen2006

    • 著者名/発表者名
      Murata, M, 他
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 128

      ページ: 8024-8033

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Nuclear Relaxation of H_2 and H_2@C_60 in Organic Solvents2006

    • 著者名/発表者名
      Sartori, E., 他
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 128

      ページ: 14752-14753

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Floating Single Hydrogen Molecule in an Open-Cage Fullerene2005

    • 著者名/発表者名
      Sawa, H., Wakabayashi, Y., Murata, Y., Murata, M., Komatsu, K.
    • 雑誌名

      Angew.Chem.Int.Ed. 44

      ページ: 1981-1983

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] [60]Fullerene adducts with 9-substituted anthracenes mechanochemical preparation and retro Diels-Alder reaction2005

    • 著者名/発表者名
      Wang, G.-W., Chen, Z.-X., Murata, Y., Komatsu, K.
    • 雑誌名

      Tetrahedron 61

      ページ: 4851-4856

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Calix[5]arene-based Receptor for Dumb-bell-shaped C1202005

    • 著者名/発表者名
      Haino, T., Seyama, J., Fukunaga, C., Murata, Y., Komatsu, K., Fukazawa, Y.
    • 雑誌名

      Bull.Chem.Soc.Jpn. 78

      ページ: 768-770

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A New Route to an Endohedral Fullerene by way of a-Framework Transformations2005

    • 著者名/発表者名
      Komatsu, K., Murata, Y.
    • 雑誌名

      Chem.Lett. 34

      ページ: 886-891

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Positive Heterotropic Cooperativity for Selective Guest Binding via Electronic Communications through a Fused Zinc Porphyrin Array2005

    • 著者名/発表者名
      Sato, H., Tashiro, K., Shinmori, H., Osuka, A., Murata, Y., Komatsu, K., Aida, T.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 127

      ページ: 13086-13087

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Organic and Organometallic Derivatives of Dihydrogen-encapsulated [60]Fullerene2005

    • 著者名/発表者名
      Matsuo, Y., Isobe, H., Tanaka, T., Murata, Y., Murata, M., Komatsu K., Nakamura, E.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 127

      ページ: 17148-17149

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Encapsulation of Molecular Hydrogen in Fullerene C60 by Organic Synthesis2005

    • 著者名/発表者名
      Komatsu, K., Murata, M., Murata, Y.
    • 雑誌名

      Science 307

      ページ: 238-240

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Helium Entry and Escape through a Chemically Opened Window in a Fullerene2005

    • 著者名/発表者名
      Stanisky, C.M., Cross, R.J., Saunders, M., Murata, M., Murata, Y., Komatsu, K.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 127

      ページ: 299-302

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis of Fullerene Derivatives with Novel Structures ---Liquid-Phase versus Solid-State Reactions---2004

    • 著者名/発表者名
      Komatsu, K., Murata, Y.
    • 雑誌名

      J.Synth.Org.Chem.Jpn. 62

      ページ: 1138-1147

    • NAID

      10013792544

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Generation of Fullerenyl Cation (EtO)2P+(OH)CH2-C60+ from RC60-H and from RC60-C60R (R=CH2P(0)(OEt)2)2004

    • 著者名/発表者名
      Murata, Y., Cheng, F., Kitagawa, T., Komatsu, K.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 126

      ページ: 8874-8875

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Solid-State NMR Spectroscopy of Molecular Hydrogen Trapped Inside an Open-Cage Fullerene2004

    • 著者名/発表者名
      Carravetta, M., Murata, Y., Murata, M., Heinmaa, I., Stern, R., Tontcheva A., Samoson, A., Rubin, Y., Komatsu, K., Levitt, M.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 126

      ページ: 4092-4093

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Controlled Molecular Orientation in an Adlayer of a Supramolecular Assembly Consisting of an Open-Cage C60 Derivative and Zn(II) Octaethylporphyrin on Au(111)2004

    • 著者名/発表者名
      Yoshimoto, S., Tsutsumi, E., Honda, Y., Murata, Y., Murata, M., Komatsu, K., Ito, O., Itaya, K.
    • 雑誌名

      Angew.Chem.Int.Ed. 43

      ページ: 3044-3047

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] Fullerene Reactivity - Fullerene Cations and Open-Cage Fullerenes2006

    • 著者名/発表者名
      Kitagawa, T., Murata, Y., Komatsu, K.
    • 総ページ数
      18
    • 出版者
      Wiley-VCH
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [産業財産権] 導電性重合体及びその製造方法並びにそれを用いた有機太陽電池2004

    • 発明者名
      村田 靖次郎, 小松 紘一, 山崎 鉄也, 藤田 静雄
    • 権利者名
      村田 靖次郎, 小松 紘一, 山崎 鉄也, 藤田 静雄
    • 公開番号
      2004-277736
    • 出願年月日
      2004-02-27
    • 取得年月日
      2004-10-07
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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