| 研究課題/領域番号 |
19F19335
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 外国 |
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| 審査区分 |
小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
村田 靖次郎 京都大学, 化学研究所, 教授 (40314273)
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| 研究分担者 |
ZHANG SHENG 京都大学, 化学研究所, 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2019-10-11 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2021年度: 300千円 (直接経費: 300千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 開口フラーレン / 構造異性体 / 渡環反応 / イミン / 求核付加 / 拡張フラーレン / 単結晶X線構造解析 / 骨格変換 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
フラーレンは、炭素のみで構成される球状分子であり、半導体材料や生理活性物質としての応用が大きく期待されている。これまでは、入手容易なフラーレンの外側へ官能基を付加させることによって、その性質の利用が試みられてきたが、既存のフラーレン骨格を更に拡大することが出来れば、新しい性質の発現が期待でき、その応用への可能性は益々膨らむものと期待される。本研究では、温和な条件下での有機化学手法により、既存のフラーレンの骨格を拡大し、より大きなフラーレンを合成することを目的としている。更に、フラーレンにヘテロ原子を埋め込む手法を開発すること、ならびに、大きな内部空間を利用することを計画している。
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| 研究実績の概要 |
Wudlらによる最初のかご型フラーレン誘導体の報告以来、様々なフラーレン誘導体が合成されてきた。ケージ開口型フラーレン誘導体の開口部は、オレフィン部位の反応性が高いため、多様な化学的手法により開口部の拡大（光化学反応、酸化など）、縮小（カルボニルカップリング、熱分解など）が可能である。このような構造変換法を用いて、いくつかの内包フラーレンやアザフラーレンが調製されている。一方、ケージ開口型フラーレン誘導体の化学反応により、開口部の官能基の配置が異なる構造異性体が得られることがあるが、多くの研究はその構造的特徴に着目し、反応性の差異にはあまり注目していない。このような類似構造をもつフラーレン誘導体の反応性を調べることは、新しいケージ構造や内包型誘導体を合成するために重要である。C60を官能基化すると、通常、構造異性体が得られる。しかし、ケージ開口型フラーレン誘導体の場合、その構造異性体間の反応性の違いはまだ不明である。ここでは、イミノ基の配置のみが逆になっている2つのケージオープンC60異性体の反応性を調べた。
まず、この2つの異性体のN-オキシドとの反応を調べたところ、同様に開口部が拡大した。次に、メタノールを求核剤とする反応を行った。その結果，イミノ基とカルボニル基の一方に渡環反応が起こり，それぞれ収率90%と6%で10員環と9員環の開口部が得られた。単結晶構造解析の結果、6員環または7員環の環が新たに形成された構造が確認された。DFT計算と熱安定性試験から、観察された違いは、6員環を含む化合物の方が他よりも熱安定性が高いことに起因すると考えられる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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