官能化バッキーボウルの合成と機能発現

• 研究課題/領域番号: 23350024
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 有機化学
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 櫻井 英博 分子科学研究所, 協奏分子システム研究センター, 准教授 (00262147)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円); 2013年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2012年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2011年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: バッキーボウル / 湾曲π / 電子輸送性 / 立体電子効果 / フラーレン・カーボナノチューブ / 超共役 / 結晶工学 / スマネン / ボウル反転 / コーンアングル / フッ化バッキーボウル / ナノ結晶 / 蛍光増幅 / C3対称 / フェノール / 求電子置換反応

研究概要

官能化バッキーボウルの合成法の開発を行い、３回対称性を有する置換スマネンの合成法、他の対称性を有する置換スマネンの位置選択的合成法を確立することができた。またフッ素化バッキーボウルの合成法の開発も行った。
合成した各種バッキーボウルについてその特性について評価を行った。スマネンを骨格とする化合物は結晶状態においてカラム状積層構造を形成し、高い電子輸送性を示すことを見出した。またコラヌレン骨格を有する場合でも、カラム状構造を形成することで、スマネン誘導体と同様の高い電子輸送性を獲得した。
湾曲π電子系の基礎研究を行い、凸面と凹面で立体電子（超共役）効果が異なることを実験的に初めて明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Beam-induced graphitic carbon cage transformation from sumanene aggregates (2013)
  • 著者名/発表者名: J-i. Fujita, M. Tachi, K. Murakami, H. Sakurai, Y. Morita, S. Higashibayashi, M. Takeguchi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 104 号: 4 ページ: 43107-43112
  • DOI: 10.1063/1.4863739
  • NAID: 120007130565
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorinated and Trifluoromethylated Corannulenes (2013)
  • 著者名/発表者名: Bernd M. Schmidt, Berit Topolinski, Mihoko Yamada, Shuhei Higashibayashi, Mitsuhiko Shionoya, Hidehiro Sakurai, Dieter Lentz
  • 雑誌名: Chemistry A European Journal 巻: 19 号: 41 ページ: 13872-13880
  • DOI: 10.1002/chem.201301910
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sumanenylferrocenes and their solid state self-assembly (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Topolinski, B. M. Schmidt, S. Higashibayashi, H. Sakurai, D. Lentz
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 42 号: 38 ページ: 13809-13812
  • DOI: 10.1039/c3dt51569a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stereoelectronic Effect of Curved Aromatic Structure Favouring the Unexpected Endo Conformation of Benzylic Substituted Sumanene (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Higashibayashi, S. Onogi, H. K. Srivastava, G. N. Sastry, Y.-T. Wu, H. Sakurai
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 52 号: 28 ページ: 7314-7316
  • DOI: 10.1002/anie.201303134
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Substituted Sumanenes by Aromatic Electrophilic Substitution Reactions (2013)
  • 著者名/発表者名: B. B. Shrestha, S. Karanjit, G. Panda, S. Higashibayashi, H. Sakurai
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 42 ページ: 386-388
  • NAID: 10031162182
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Synthesis of Hexaflorosumanene and its Congeners (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kojima, M. Kawano, D. Lentz, H. Sakurai
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 19 号: 10 ページ: 3282-3286
  • DOI: 10.1002/chem.201204622
  • 査読あり
• [雑誌論文] Jet spectroscopy of buckybowl: Electronic and vibrational structures in the S0 and S1 states of triphenylene and sumanene (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kunishige, M. Kawabata, M. Baba, T. Yamanaka, Y. Morita, S. Higashibayashi, H. Sakurai
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 139 号: 4 ページ: 44313-44321
  • DOI: 10.1063/1.4816636
  • NAID: 120005322888
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Circular Dichroism Spectroscopy and Electronic Structures of C3 Symmetry Buckybowls (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Mack, Y. Morita, S. Higashibayashi, H. Sakurai, N. Kobayashi
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 巻: 556 ページ: 188-194
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2012.11.042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electonic Properties of Trifluoromethylated Corannulenes (2012)
  • 著者名/発表者名: B. M. Schmidt, S. Seki, B. Topolinski, K. Ohkubo, S. Fukuzumi, H. Sakurai, D Lentz
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 51 号: 45 ページ: 11385-11388
  • DOI: 10.1002/anie.201205757
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emission Amplification by Sumanene Nanocrystals in an Onigiri-Type Organic-Organic Assembly (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita, S. Nakao, S. Haesuwannakij, S. Higashibayashi, H. Sakurai
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 48 号: 72 ページ: 9050-9052
  • DOI: 10.1039/c2cc33643j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enantioselective synthesis of a chiral nitrogen-doped buckybowl (2012)
  • 著者名/発表者名: Q. T. Tan, S. Higashibayashi, S. Karanjit, H. Sakurai
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 3 号: 1 ページ: 891-891
  • DOI: 10.1038/ncomms1896
  • 査読あり
• [雑誌論文] Palladium-catalyzed Arylation of Methylene -Bridged Polyarenes : Synthesis and Structures of 9-Arylfluorene Derivatives (2012)
  • 著者名/発表者名: J.-J. Chen, S. Onogi, Y.-C. Hsieh, C.-C. Hsiao, S. Higashibayashi, H. Sakurai, Y.-T. Wu
  • 雑誌名: Adv. Synth. Catal 巻: 354 号: 8 ページ: 1551-1558
  • DOI: 10.1002/adsc.201100931
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trimethylsumanene: Enantioselective Synthesis, Substituent Effect on Bowl Structure, Inversion Energy, and Electron Conductivity (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Higashibayashi, R. Tsuruoka, Y. Soujanya, U. Purushotham, G. N. Sastry, S. Seki, T. Ishikawa, S. Toyota, H. Sakurai
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn 巻: 85 号: 4 ページ: 450-467
  • DOI: 10.1246/bcsj.20110286
  • NAID: 130004153053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Synthesis of C_3 Symmetric Functionalized Sumanenes (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Higashibayashi, Nasir Baig R. B., Y. Morita, H. Sakurai
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 41 号: 1 ページ: 84-86
  • DOI: 10.1246/cl.2012.84
  • NAID: 10030222629
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microwave-assisted Synthesis of Methyl (1S,2R,4S,5R)-7-Aza-5-hydroxybicyclo[2.2.1]heptan-2-carboxylate through Unexpected Stereoselective Substitution Reaction (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Onogi, S. Higashibayashi, H. Sakurai
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 巻: 53 号: 29 ページ: 3710-3712
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2012.04.098
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chiral Phenylazomethine Cage (2012)
  • 著者名/発表者名: R.Shomura, S.Higashibayashi, H.Sakurai, Y.Matsushita, A.Sato, M.Higuchi
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 巻: 53 号: 7 ページ: 783-785
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2011.11.141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Where to bind in buckybowls? The dilemma of a metal ion (2012)
  • 著者名/発表者名: D.Vijay, H.Sakurai, V.Subramanian, G.N.Sastry
  • 雑誌名: Phys.Chem.Chem.Phys. 巻: 14 号: 9 ページ: 3057-3065
  • DOI: 10.1039/c2cp22087c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental electron density of sumanene, a bowl shaped fullerene fragment ; comparison with the related corannulene hydrocarbon (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Mebs, M.Weber, P.Luger, B.M.Schmidt, H.Sakurai, S.Higashibayashi, S.Onogi, D.Lentz
  • 雑誌名: Org.Biomol.Chem. 巻: 10 号: 11 ページ: 2218-2222
  • DOI: 10.1039/c2ob07040e
  • 査読あり
• [雑誌論文] カーボンナノチューブの単一組成合成,キラリティ制御へ向けた有機合成アプローチ (2012)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 63 ページ: 140-145
• [雑誌論文] The Impact of Basis Set Superposition Error on the Structure of π-π Dimers (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Vijay, H.Sakurai, G.N.Sastry
  • 雑誌名: Int.J.Quant.Chem. 巻: 111 号: 9 ページ: 1893-1901
  • DOI: 10.1002/qua.22486
  • 査読あり
• [学会発表] バッキーボウルの特徴を生かした機能開発へ向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学, 名古屋市, 愛知
  • 年月日: 2014-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] 精密合成法を基盤とした非平面π共役化合物「バッキーボウル」に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学, 名古屋市, 愛知
  • 年月日: 2014-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] バッキーボウル化学におけるキラリティ (2014)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: 第5回キラルサイエンス&テクノロジーシンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学 ,新宿区, 東京
  • 年月日: 2014-02-28
  • 招待講演
• [学会発表] Substituted Sumanenes : From Fundamental to Applied Research (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai
  • 学会等名: 9th IUPAC International Symposium on Novel Materials and their Synthesis and 21th International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers
  • 発表場所: Fudan University, Shanghai, China
  • 年月日: 2013-10-21
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis of Sumanene and Related Buckybowls (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai
  • 学会等名: 15th Asian Chemical Congress
  • 発表場所: Resort World Sentosa, Singapore
  • 年月日: 2013-08-20
  • 招待講演
• [学会発表] Asymmetric Synthesis of C3 Symmetric Buckybowls, PERCH-CIC Congress VIII (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai
  • 学会等名: Jomtien Palm Beach Hotel & Resort
  • 発表場所: Pattaya, Thailand
  • 年月日: 2013-05-06
• [学会発表] お椀型共役化合物「バッキーボウル」の化学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: 奈良先端未来開拓コロキウム2012
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学, 生駒市, 奈良
  • 招待講演
• [学会発表] Chemical Synthesis of Nitrogen-doped Buckybowls (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sakurai, Q.-T. Tan, S. Higashibayashi
  • 学会等名: 8th IUPAC International Symposium on Novel Materials and their Synthesis and 21th International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers
  • 発表場所: Xian Jiaotong University, Xian, China
  • 招待講演
• [学会発表] Functionalization of sumanene by electrophilic aromatic substitution (2012)
  • 著者名/発表者名: Shrestha, B. B.; Karanjit, S.; Higashibayashi, S.; Sakurai, H.
  • 学会等名: Kathmandu Symposia on Advanced Materials 2012
  • 発表場所: Park Village Hotel and Resort, Kathmandu, Nepal
• [学会発表] Fluorinated derivatives of buckybowls (2012)
  • 著者名/発表者名: Schmidt, B. M.; Sakurai, H.; Seki, S.; Topolinski, B.; Lentz, D.
  • 学会等名: Symposium on Fluorine Chemistry
  • 発表場所: Rihga Royal Hotel, Kyoto, Japan
• [学会発表] Chemical Synthesis of Nitrogen-doped Buckybowls (2012)
  • 著者名/発表者名: Sakurai, H.; Tan, Q.-T.; Higashibayashi, S.
  • 学会等名: 8th IUPAC International Symposium on Novel Materials and their Synthesis and 22th International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers
  • 発表場所: Xian Jiaotong University, Xian, China
  • 招待講演
• [学会発表] Nitrogen-Doped Buckybowls: C3 Symmetric Triazasumanenes (2012)
  • 著者名/発表者名: Tan, Q.-T.; Karanjit, S.; Kawano, M.; Higashibayashi, S.; Sakurai, H.
  • 学会等名: International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry
  • 発表場所: Rihga Royal Hotel, Kyoto, Japan
• [学会発表] お椀型共役化合物「バッキーボウル」の化学 (2012)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: 奈良先端未来開拓コロキウム２０１２
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学、生駒市、奈良
  • 招待講演
• [学会発表] Enantioselective Synthesis of C3 Symmetric Chiral Triazasumanenes (2011)
  • 著者名/発表者名: Q.-T. Tan, S. Higashibayashi, S. Karanjit, H. Sakurai
  • 学会等名: Catalysis and Fine Chemicals 2011
  • 発表場所: 新公会堂, 奈良
• [学会発表] Synthesis of C3 Symmetric Sumanenes (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Higashibayashi, R. Tsuruoka, R. B. Nasir Baig, H. Sakurai
  • 学会等名: 14th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • 発表場所: Oregon University, Eugene, Oregon, USA
• [学会発表] Synthesis of C3 Symmetric Sumanenes (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Higashibayashi, R.Tsuruoka, R.B.Nasir Baig, H.Sakurai
  • 学会等名: 14th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • 発表場所: Oregon, USA
• [学会発表] Substituent Effects on Bowl Structure and Bowl Inversion of Sumanenes (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Higashibayashi, U.Purushotham, Y.Soujanya, N.G.Sastry, H.Sakurai
  • 学会等名: 14th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • 発表場所: Oregon, USA
• [学会発表] Synthesis and Physical Properties of Sumanenetrione (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Morita, R.Tsuruoka, S.Higashibayashi, H.Sakurai
  • 学会等名: 14th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • 発表場所: Oregon, USA
• [学会発表] Palladium-Catalyzed Direct Arylation of Secondary Benzylic Hydrocarbon and its Application to the Synthesis of Substituted Sumanenes (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Onogi, S.Higashibayashi, H.Sakurai, J.-J.Cheng, J.-J.; Y.-T.Wu
  • 学会等名: 14th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • 発表場所: Oregon, USA
• [学会発表] Enantioselective Synthesis of C3 Symmetric Chiral Triazasumanenes (2011)
  • 著者名/発表者名: Q.-T.Tan, S.Higashibayashi, S.Karanjit, H.Sakurai
  • 学会等名: 14th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • 発表場所: Oregon, USA
• [学会発表] Fluorine meets Bucky-bowls (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Lentz, B.Schmidt, H.Sakurai
  • 学会等名: 242nd ACS National Meeting
  • 発表場所: Denver, USA
• [学会発表] The First Synthesis of Nitrogen-Containing Buckybowl (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Higashibayashi, Q.-T.Tan, S.Karanjit, H.Sakurai
  • 学会等名: The 10th International Symposium on Functional π-Electron Systems
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Enantioselective Synthesis of C3 Symmetric Chiral Triazasumanenes (2011)
  • 著者名/発表者名: Q.-T.Tan, S.Higashibayashi, H.Sakurai
  • 学会等名: 7th IUPAC International Symposium on Novel Materials and their Synthesis and 21th International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers
  • 発表場所: Shanghai, China
• [学会発表] Enantioselective Synthesis of C3 Symmetric Chiral Triazasumanenes (2011)
  • 著者名/発表者名: Q.-T.Tan, S.Higashibayashi, S.Karanjit, H.Sakurai
  • 学会等名: Catalysis and Fine Chemicals 2011
  • 発表場所: 奈良市、新公会堂(奈良県)
• [学会発表] Asymmetric Synthesis of C3 Symmetric Buckybowls
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: PERCH-CIC Congress VIII
  • 発表場所: Jomtien Palm Beach Hotel & Resort, Pattaya, Thailand
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis of Sumanene and Related Buckybowls
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: 15th Asian Chemical Congress
  • 発表場所: Resort World Sentosa, Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] Substituted Sumanenes: From Fundamental to Applied Research
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: 9th IUPAC International Symposium on Novel Materials and their Synthesis and 23rd International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers
  • 発表場所: Fudan University, Shanghai, China
  • 招待講演
• [学会発表] バッキーボウル化学におけるキラリティ
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: 第５回キラルサイエンス＆テクノロジーシンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学、新宿区、東京都
  • 招待講演
• [学会発表] 精密合成法を基盤とした非平面π共役化合物「バッキーボウル」に関する研究
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: 日本化学会第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋市、愛知県
  • 招待講演
• [学会発表] バッキーボウルの特徴を生かした機能開発へ向けて
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: 日本化学会第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋市、愛知県
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis and properties of pi-extended derivatives of sumanene
  • 著者名/発表者名: Binod Babu Shrestha, Sangita Karanjit, 東林修平、櫻井英博
  • 学会等名: 日本化学会第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋市、愛知県
• [学会発表] スマネンの環拡大反応によるC７０の部分バッキーボウルの合成
  • 著者名/発表者名: 岡部祐紀、東林修平、櫻井英博
  • 学会等名: 日本化学会第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋市、愛知県
• [学会発表] Synthesis and Properties of Hydroxysumanene
  • 著者名/発表者名: Niti Ngamsomprasert, 東林修平、櫻井英博、Binod Babu Shrestha
  • 学会等名: 日本化学会第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋市、愛知県
• [学会発表] お椀型共役化合物「バッキーボウル」の化学～含窒素へテロボウルを中心に～
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: ナノカーボンケミストリー研究会2013
  • 発表場所: 東北大学、仙台市、宮城県
• [図書] 精密有機合成によるカーボンπ空間の構築,高次π空間の創発と機能開発,赤阪健編 (2013)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 精密合成が拓くπ電子科学, CSJ カレントレビュー12未来材料を創出するπ電子系の科学-新しい合成・構造・機能化研究,赤阪健,岩澤伸治,山口茂弘,磯部寛之編 (2013)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博, 東林修平
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 高次π空間の創発と機能開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 赤坂健(編)
  • 総ページ数: 245
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] CSJカレントレビュー１２ 未来材料を創出するπ電子系の科学―新しい合成・構造・機能化研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 赤坂健，岩澤伸治，山口茂弘、磯部寛之(編)
  • 総ページ数: 192
  • 出版者: 化学同人
• [備考]
  • URL: http://groups.ims.ac.jp/organization/sakurai_g/home.html
• [備考]
  • URL: http://groups.ims.ac.jp/organization/sakurai_g/home.html