| 研究課題/領域番号 |
21K18949
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分33:有機化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
田中 健 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (40359683)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 有機合成化学 / 不斉合成化学 / 構造有機化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
6員環と8員環からなる負のガウス曲率をもつ仮想的な3次元グラフェンが提案され、その繰り返し単位である[8]サーキュレン合成が酸化カップリング法を用いて達成された。さらに高次である[9]サーキュレン以上の存在も理論計算により予測されたが、その合成はこれまで報告されていなかった。そこで本研究では、ポリインの分子内不斉[2+2+2]付加環化反応による高次サーキュレン合成を検討する。また、アルキンの分子内ヒドロアリール化反応を用いて高次アザサーキュレン合成も検討する。そして、嵩高い置換基を導入により不斉合成に展開し、得られたサーキュレンの光学特性、電子状態、分子配列・配向を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
非平面グラフェンには、その３次元構造に由来する非中心性キラリティーをもつ分子群が存在する。それらの不斉合成は、「高い立体障害／立体歪みの克服と非中心不斉の構築」という２つの困難を有するため、有機合成の挑戦的課題であった。本研究では、直線形の芳香環パーツと馬蹄形の芳香環パーツを組みあわせた基質デザインを新たに設計し、「ひずみエネルギーを抑え」ながら「分子のベルトをねじる」合成法を立案した。この新規合成法に研究グループが開発した不斉ロジウム触媒反応を用いることで、巨大な鞍型分子を含む最大で540度のねじれをもつ芳香環ベルトの触媒的不斉合成を達成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果の巨大な鞍型分子を含む複雑なトポロジーをもつ芳香族化合物は、従来の有機分子にはない特異な光学特性や電子特性を示す可能性を秘めており、広範な機能性有機材料の創製に貢献できると期待される。また、本研究では不斉ロジウム触媒を用いることで分子のねじれ方向が制御できることを示した。これは未開拓なツイストキラリティの化学を切り開く成果であり、円偏光発光材料や3次元ディスプレイといったキラル光学材料への応用が期待され、社会的波及効果も大きい。
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