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三価の超原子価ハロゲン化合物を用いた二原子炭素の発生反応の開発およびその応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K19068
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分33:有機化学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

宮本 和範  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (40403696)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード炭素同素体 / 二原子炭素 / ヨウ素 / 超原子価 / 反応機構 / 超原子価ヨウ素 / フラーレン / カーボンナノチューブ / ラジカル / グラフェン / グラファイト / 四重結合 / ハロゲン
研究成果の概要

高い反応性を示す中間体には、その構造・物性・反応性について、今日でもよくわかっていないものが数多く存在します。その中で、特に二原子炭素(C2)は化学結合の本質的理解や炭素同素体の生成機構、生命の誕生の謎に関わる重要な研究対象です。本研究を通じて我々は、三価の超原子価アルキニルヨーダンを用いることにより、非常に温和な条件でC2を発生できることを初めて明らかにしました。溶液中の反応性から、C2は炭素間に四重結合性があること、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイトなどの様々な炭素同素体を低温で生成することを見出しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

今回の新しい反応を実現することにより、これまで発生方法が過酷な条件(3500℃以上の高温下等)に限られていたため、性質が謎に包まれていた基底状態のC2のユニークな物理化学的性質を明らかにすることができました。これには炭素では初めての四重結合性を証明できたことが含まれており、化学の教科書に新しい1ペー ジを書き加えることができる成果です。また本研究を通じて、これまで機構が不明であった炭素同素体の生成機構の一部が明らかになり、炭素の材料科学への新しいアプローチを提供できたという観点でも意義深いと考えられます。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (20件) (うち国際共著 1件、 査読あり 20件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Hypervalent Organo-λ<sup>3</sup>-chloranes2021

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Miyamoto, Masanobu Uchiyama
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 号: 4 ページ: 832-838

    • DOI

      10.1246/cl.200849

    • NAID

      130008025775

    • ISSN
      0366-7022, 1348-0715
    • 年月日
      2021-04-05
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reply to “A Thermodynamic assessment of the reported room-temperature chemical synthesis of C2”2021

    • 著者名/発表者名
      Miyamoto Kazunori、Narita Shodai、Masumoto Yui、Hashishin Takahiro、Osawa Taisei、Kimura Mutsumi、Ochiai Masahito、Uchiyama Masanobu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 1245-1245

    • DOI

      10.1038/s41467-021-21439-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Illuminating Stannylation2021

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Kyoka、Nagashima Yuki、Wang Chao、Miyamoto Kazunori、Tanaka Ken、Uchiyama Masanobu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 号: 15 ページ: 5629-5635

    • DOI

      10.1021/jacs.1c00887

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] α‐Cyclodextrin Encapsulation of Bicyclo[1.1.1]pentane Derivatives: A Storable Feedstock for Preparation of [1.1.1]Propellane2021

    • 著者名/発表者名
      Matsunaga Tadafumi、Kanazawa Junichiro、Ichikawa Tomohiro、Harada Mei、Nishiyama Yusuke、Duong Nghia Tuan、Matsumoto Takashi、Miyamoto Kazunori、Uchiyama Masanobu
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 60 号: 5 ページ: 2578-2582

    • DOI

      10.1002/anie.202014997

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Facile Preparation of 1-Hydroxy-1,2-Benziodoxol-3(1H)-One 1-Oxide (IBX) and Dess-Martin Reagent Using Sodium Hypochlorite under Carbon Dioxide2021

    • 著者名/発表者名
      K. Miyamoto, T. Okada, T. Toyama, S. Imamura, M. Uchiyama
    • 雑誌名

      Heterocycles

      巻: 103 号: 2 ページ: 694-694

    • DOI

      10.3987/com-20-s(k)66

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Boron-vertex modification of carba-closo-dodecaborate for high-performance magnesium-ion battery electrolyte2021

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Mamoru、Kanazawa Junichiro、Hamamura Tomofumi、Shimokawa Takumi、Miyamoto Kazunori、Hibino Mitsuhiro、Nakura Kensuke、Inatomi Yuu、Kitazawa Yu、Uchiyama Masanobu
    • 雑誌名

      Materials Advances

      巻: 2 号: 3 ページ: 937-941

    • DOI

      10.1039/d0ma00925c

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] DFT Study of a Missing Piece in Brasilane-Type Structure Biosynthesis: An Unusual Skeletal Rearrangement2020

    • 著者名/発表者名
      Sato Hajime、Hashishin Takahiro、Kanazawa Junichiro、Miyamoto Kazunori、Uchiyama Masanobu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 142 号: 47 ページ: 19830-19834

    • DOI

      10.1021/jacs.0c09616

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nucleophilic Diboration Strategy Targeting Diversified 1‐Boraphenarene Architectures2020

    • 著者名/発表者名
      Hirano Keiichi、Morimoto Kensuke、Fujioka Shota、Miyamoto Kazunori、Muranaka Atsuya、Uchiyama Masanobu
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 号: 48 ページ: 21448-21453

    • DOI

      10.1002/anie.202009242

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Room-temperature Chemical Synthesis of C22020

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Miyamoto, Shodai Narita, Yui Masumoto, Takahiro Hashishin, Taisei Osawa, Mutsumi Kimura, Masahito Ochiai, Masanobu Uchiyama
    • 雑誌名

      Nature Communcations

      巻: 11 号: 1 ページ: 2134-2134

    • DOI

      10.1038/s41467-020-16025-x

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] BF3-Catalyzed Skeletal Rearrangement of 7-En-2-ynones to endo-Type Cyclic Dienes2020

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Sato, Yuichiro Watanabe, Keiichi Noguchi, Junichiro Kanazawa, Kazunori Miyamoto, Masanobu Uchiyama
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: - 号: 11 ページ: 4063-4067

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c00949

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rhodium-Catalyzed Highly Diastereo- and Enantioselective Synthesis of A Configurationally Stable S-Shaped [11]Helicene-Like Molecule2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuka Kinoshita, Ryota Yamano, Yu Shibata, Yusuke Tanaka, Takashi Matsumoto, Kazunori Miyamoto, Atsuya Muranaka, Masanobu Uchiyama, Ken Tanaka
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 号: 27 ページ: 11020-11027

    • DOI

      10.1002/anie.202001794

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Practical Synthesis of Ethynyl(phenyl)-λ3-iodane Using Calcium Carbide as an Ethynyl Group Source2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Hashishin, Taisei Osawa, Kazunori Miyamoto, Masanobu Uchiyama
    • 雑誌名

      Frontiers in Chemistry

      巻: 8 ページ: 12-16

    • DOI

      10.3389/fchem.2020.00012

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chennat-Type Synthesis of 1,4-Dihydropyridine Derivatives in Water: Role of a Hydrogen-Bonding Network2020

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Isomura, Mayu Anzai, Chieka Kobayashi, Yoshinori Okuno, Kazunori Miyamoto, Masanobu Uchiyama, Yasuo Sato
    • 雑誌名

      ChemistrySelect

      巻: 5 号: 6 ページ: 2075-2077

    • DOI

      10.1002/slct.201904144

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lipshutz-type Bis(amido)argentate for Directed ortho Argentation2020

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Tezuka, Keiichi Hirano, Andrew J. Peel, Andrew E. H. Wheatley, Kazunori Miyamoto, Masanobu Uchiyama
    • 雑誌名

      Chemical Sciences

      巻: 11 号: 7 ページ: 1855-1861

    • DOI

      10.1039/c9sc06060j

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Diaryl-λ3-chloranes: Versatile Synthesis and Unique Reactivity as Aryl Cation Equivalent2019

    • 著者名/発表者名
      Nakajima Misuzu、Miyamoto Kazunori、Hirano Keiichi、Uchiyama Masanobu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141 号: 16 ページ: 6499-6503

    • DOI

      10.1021/jacs.9b02436

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] N-Alkynylpyridinium Salts: Highly Electrophilic Alkyne?Pyridine Conjugates as Precursors of Cationic Nitrogen-Embedded Polycyclic Aromatic Hydrocarbons2018

    • 著者名/発表者名
      Toriumi Naoyuki、Asano Norihito、Miyamoto Kazunori、Muranaka Atsuya、Uchiyama Masanobu
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 140 号: 11 ページ: 3858-3862

    • DOI

      10.1021/jacs.8b00356

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stable Thiele’s Hydrocarbon Derivatives Exhibiting Near-Infrared Absorption/Emission and Two-Step Electrochromism2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Okamoto, Masaru Tanioka, Atsuya Muranaka, Kazunori Miyamoto, Tetsuya Aoyama, Xingmei Ouyang, Shinichiro Kamino, Daisuke Sawada, Masanobu Uchiyama
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 140 号: 51 ページ: 17857-17861

    • DOI

      10.1021/jacs.8b11092

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Safer Synthesis of (Diacetoxyiodo)arenes using Sodium Hypochlorite Pentahydrate (NaClO-5H2O)2018

    • 著者名/発表者名
      Ayumi Watanabe, Kazunori Miyamoto, Tomohide Okada, Tomotake Asawa, and Masanobu Uchiyama
    • 雑誌名

      J. Org. Chem.

      巻: 83 号: 23 ページ: 14262-14268

    • DOI

      10.1021/acs.joc.8b02541

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxidative α‐Acetoxylation of a β‐Oxime Ester with (Diacetoxyiodo)benzene Catalyzed by ScIII Salts: An Approach to the Docetaxel Side Chain2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Miyamoto, Md. Mahbubul Hoque, Yuhki Senoh, Mohammad Idrish Ali, Hisao Nemoto, Tadakatsu Mandai
    • 雑誌名

      Eur. J. Org. Chem.

      巻: - 号: 22 ページ: 2841-2845

    • DOI

      10.1002/ejoc.201800292

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemistry of Hypervalent Bromine2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Miyamoto
    • 雑誌名

      PATAI'S Chemistry of Functional Groups

      巻: - ページ: 1-25

    • DOI

      10.1002/9780470682531.pat0956

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 3価の超原子価ビニルクロランの合成とその反応2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊 勇一郎、高木 泰成、宮本 和範、内山 真伸
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 隣接基関与による安定化を活用した三価の超原子価臭素化合物の合成と反応2021

    • 著者名/発表者名
      髙木 泰成、齊藤 基道、辻 俊輔、落合 正仁、宮本 和範、内山 真伸
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 三価の超原子価ヨウ素試薬を用いた嵩高い脂肪族カルボン酸の脱炭酸臭素化反応2021

    • 著者名/発表者名
      小山田 健太、渡辺 歩実、宮本 和範、内山 真伸
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] アルキニルヨーダンを用いた二原子炭素の発生を鍵とする炭素材料形成反応2020

    • 著者名/発表者名
      橋新 崇広、大澤 泰生、成田 将大、増本 優衣、宮本 和範、内山 真伸
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 三価のビニルクロランの合成とその有用性2020

    • 著者名/発表者名
      渡邊 勇一郎、高木 泰成、宮本 和範、内山 真伸
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 超原子価ヨウ素試薬を用いた脂肪族カルボン酸の脱炭酸臭素化反応2020

    • 著者名/発表者名
      小山田 健太、渡辺 歩実、宮本 和範、内山 真伸
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] イミノヨーダンの添加剤フリーな調製法と有機合成への応用2020

    • 著者名/発表者名
      森崎 郁弥、馬場 崇史、宮本 和範、内山 真伸、齊藤 亜紀夫
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 超原子価有機ハロゲン化合物を活用する炭素反応活性種の発生とその反応2020

    • 著者名/発表者名
      宮本和範
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カルボランアニオンを基盤とした新規骨格を有する弱配位性アニオン種の合成とその性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      渡部衛,北沢裕,宮本和範,金澤純一朗,内山真伸
    • 学会等名
      第45回反応と合成の進歩シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 超原子価アルキニルヨーダンを活用した常温・常圧における炭素材料合成法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      橋新崇広, 宮本和範, 内山真伸
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] PhI(OAc)2 と KBr を用いた高歪み/嵩高いカルボン酸の効率的脱炭酸臭素化反応2019

    • 著者名/発表者名
      小山田健太, 渡辺歩実, 宮本和範, 内山真伸
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 安定なビニルクロランの合成、構造とその反応性2019

    • 著者名/発表者名
      渡邊勇一郎, 高木泰成, 宮本和範, 内山真伸
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ジアリール塩素(III)を活用した求電子的アリール化反応2019

    • 著者名/発表者名
      中島 美涼、宮本 和範、内山 真伸
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 次亜塩素酸ナトリウム5水和物を用いたジアセトキシヨードアレーンの実用的合成法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      渡辺 歩実、宮本 和範、内山 真伸
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 超原子価ジアセトキシヨードベンゼンを用いた脂肪族カルボン酸の脱炭酸-臭素化反応の開発2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺 歩実、宮本 和範、内山 真伸
    • 学会等名
      日本プロセス化学会 2018 サマーシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 三価の超原子価臭素および塩素化合物の合成、構造とその反応2018

    • 著者名/発表者名
      宮本 和範
    • 学会等名
      ハロゲン利用ミニシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Facile synthesis of (Diacetoxyiodo)arene using sodium hypochlorite2018

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Miyamoto, Ayumi Watanabe, Tomohide Okada, Tomotake Asawa, Masanobu Uchiyama
    • 学会等名
      6th International Conference on Hypervalent Iodine Chemistry 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 次亜塩素酸ナトリウム 5 水和物を用いるジアセトキシヨードアレーンの 効率的合成法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      宮本 和範、渡辺 歩実、岡田 倫英、浅輪 智丈、内山 真伸
    • 学会等名
      日本プロセス化学会 2018 サマーシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ジアリール塩素(III)化合物:実用的合成法の開拓、構造とその合成化学的応用2018

    • 著者名/発表者名
      中島 美涼、宮本 和範、内山 真伸
    • 学会等名
      第 44 回反応と合成の進歩シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 立体障害に強い脱炭酸-臭素化反応の開発2018

    • 著者名/発表者名
      渡辺 歩実, 宮本 和範, 内山 真伸
    • 学会等名
      第 44 回反応と合成の進歩シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] フッ素化カルバゾールを利用した青色の熱活性型遅延蛍光材料の合成と性質2018

    • 著者名/発表者名
      三浦 悠月, 白﨑 良尚, 村中 厚哉, 宮本 和範, 内山 真伸
    • 学会等名
      第 8 回 CSJ 化学フェスタ 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] カルボランアニオンを基盤とした新規弱配位性アニオン種の合成とその性能評価2018

    • 著者名/発表者名
      渡部 衛、北沢 裕、宮本 和範、内山 真伸
    • 学会等名
      第 8 回 CSJ 化学フェスタ 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 新たな蛍光分子の創製を指向したアルキニルアミドのアルキニルホウ素化反応2018

    • 著者名/発表者名
      野上 摩利菜、森本 賢介、平野 圭一、谷岡 卓、宮本 和範、村中 厚哉、内山 真
    • 学会等名
      第 29 回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 次亜塩素酸塩を用いた超原子価ヨウ素化合物の製造方法2019

    • 発明者名
      宮本和範、内山真伸、岡田倫英、浅輪智丈、外山高志
    • 権利者名
      宮本和範、内山真伸、岡田倫英、浅輪智丈、外山高志
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 取得年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2022-01-27  

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