C-H結合活性化を用いた新規フラーレン及びその部分骨格を有するn型半導体の開発

• 研究課題/領域番号: 25288043
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 合成化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 金 鉄男 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (80431493)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2015年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2014年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
• キーワード: C-H結合変換反応 / n型半導体 / 官能基化フラーレン / フラーレン部分骨格 / C-H結合活性化

研究成果の概要

重水素化モノ置換フラーレンアクセプタが、有機薄膜太陽電池においてプロトン化フラーレンアクセプタより高い光電変換効率を示す重水素効果を見出した。Mn粉末を用いた新規フラーレン環化付加反応により標準アクセプタ材料であるPCBMやICBAなどの高効率的合成法を開発した。銅触媒やNi触媒を用いたフラーレン官能基化により、アミノ化およびジベンジル化1,4-付加体を高選択的に合成した。Pd触媒存在下、新規C-H結合活性化反応により、ジベンゾペンタレン骨格および9,9'BF骨格を効率的に構築した。塩化鉄の一電子酸化剤を用いた新規酸化的スピロ環化反応により、新しいπ共役系を有するジスピロ環骨格を構築した。

研究成果

• [雑誌論文] FeCl3-Mediated Oxidative Spirocyclization of Difluorenylidene Diarylethanes Leading to Dispiro[fluorene-9,5′-indeno[2,1-a]indene-10′,9′′-fluorene]s (2016)
  • 著者名/発表者名: Jian Zhao, Zhanqiang Xu, Kazuaki Oniwa, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto, Tienan Jin
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition Angewandte Chemie International Edition 巻: 55 号: 1 ページ: 259-263
  • DOI: 10.1002/anie.201507794
  • 査読あり
• [雑誌論文] Manganese powder promoted highly efficient and selective synthesis of fullerene mono- and biscycloadducts at room temperature (2015)
  • 著者名/発表者名: Si, W.; Zhang, X.; Lu, S.; Yasuda, T.; Asao, N.; Han, L.; Yamamoto, Y.; Jin, T.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 13920-13920
  • DOI: 10.1038/srep13920
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pd-catalyzed cascade cyclization of o-alkynylarylbromides with dialkylalkynes via consecutive carbopalladation (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhao, J.; Asao, N.; Yamamoto, Y.; Jin, T.
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 巻: 56 号: 23 ページ: 3133-3136
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2014.12.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Triflic Acid Mediated Cascade Cyclization of Aryldiynes for the Synthesis of Indeno[1,2-c]chromenes: Application to Dye-Sensitized Solar Cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Jiang, H.; Ferrara, G.; Zhang, X.; Oniwa, K.; Islam, A.; Han, L.; Sun, Y.-J.; Bao, M.; Asao, N.; Yamamoto, Y.; Jin, T.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 21 号: 10 ページ: 4065-4070
  • DOI: 10.1002/chem.201405860
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ni-Catalyzed direct 1,4-difunctionalization of [60]fullerene with benzyl bromides (2015)
  • 著者名/発表者名: Si, W.; Zhang, X.; Asao, N.; Yamamoto, Y.; Jin, T.
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 号: 29 ページ: 6392-6394
  • DOI: 10.1039/c5cc01534k
  • 査読あり
• [雑誌論文] 遷移金属触媒を用いた官能基化フラーレンの新規合成法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金 鉄男
  • 雑誌名: 有機合成化学協会誌 巻: 73 ページ: 241-253
  • NAID: 130005065811
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pd-Catalyzed Synthesis of 9,9'-Bifluorenylidene Derivatives via Dual C-H Activation of Bis-biaryl Alkynes (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhao, J.; Asao, N.; Yamamoto, Y.; Jin, T.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 27 ページ: 9540-9543
  • DOI: 10.1021/ja503252k
  • 査読あり
• [雑誌論文] NBS-promoted oxidation of fullerene monoradicals leading to regioselective 1,4-difunctional fullerenes (2014)
  • 著者名/発表者名: Si, W.; Lu, S.; Asao, N.; Bao, M.; Yamamoto, Y.; Jin, T.
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 50 号: 99 ページ: 15730-15732
  • DOI: 10.1039/c4cc07780f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rh(III)-Catalyzed Regioselective Functionalization of C-H Bonds of Naphthylcarbamates for Oxidative Annulation with Alkynes (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhang, X.; Si, W.; Bao, M.; Asao, N.; Yamamoto, Y.; Jin, T.
  • 雑誌名: Org. Let. 巻: 16 号: 18 ページ: 4830-4833
  • DOI: 10.1021/ol502317c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cu-Catalyzed C-H Amination of Hydrofullerenes Leading to 1,4-Difunctionalized Fullerenes (2014)
  • 著者名/発表者名: Si, W.; Lu, S.; Bao, M.; Asao, N.; Yamamoto, Y.; Jin, T.
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 16 号: 2 ページ: 620-623
  • DOI: 10.1021/ol403573r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal-Catalyzed Annulation Reactions for p-Conjugated Polycycles (2014)
  • 著者名/発表者名: Jin, T.; Zhao, J.; Asao, N.; Yamamoto, Y.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 20 号: 13 ページ: 3554-3576
  • DOI: 10.1002/chem.201304640
  • 査読あり
• [雑誌論文] Co-Catalyzed Radical Cycloaddition of [60]Fullerene with Active Dibromides: Selective Synthesis of Carbocycle-Fused Fullerene Monoadducts (2013)
  • 著者名/発表者名: Shirong Lu, Weili Si, Ming Bao, Yoshinori Yamamoto, Tienan Jin
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 15 号: 15 ページ: 4030-4033
  • DOI: 10.1021/ol401876n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deuterium Isotope Effect on BHJ Solar Cells. Enhancement of Organic Photovoltaic Performances using Monobenzyl Substituted Deuteriofullerene Acceptors (2013)
  • 著者名/発表者名: Shirong Lu, Tienan Jin, Takeshi Yasuda, Weili Si, Kazuaki Oniwa, Khalid A. Alamry, Samia A. Kosa, Abdullah Mohamed Asiri, Liyuan Han, Yoshinori Yamamoto
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 15 号: 22 ページ: 5674-5677
  • DOI: 10.1021/ol4026606
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pd-Catalyzed Cascade Crossover Annulation of o-Alkynylarylhalides and Diarylacetylenes Leading to Dibenzo[a,e]pentalenes (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhao, J.; Oniwa, K.; Asao, N.; Yamamoto, Y.; Jin, T.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 号: 28 ページ: 10222-10225
  • DOI: 10.1021/ja403382d
  • 査読あり
• [学会発表] Oxidative Aromatization of 9-([1,1'-Biphenyl]-2-ylmethylene)-9H-fluorenes for Construction of Dibenzo[g,p]chrysenes (2016)
  • 著者名/発表者名: Zhanqiang Xu, Xuan Zhang, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto, Tienan Jin
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府・京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Thieno[3,2-a]carbazole-based Organic Dyes for Dye-sensitized Solar Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Tienan Jin, Hua Jiang, Kazuaki Oniwa, Ashraful Islam, Jian Zhao, Liyuan Han, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto
  • 学会等名: The AIMR International Symposium 2015 (AMIS 2015)
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-02-22
  • 国際学会
• [学会発表] Pd-Catalyzed Dual C-H Activation of Bis-biaryl Alkynes and Biaryl Alkynes (2015)
  • 著者名/発表者名: Tienan Jin, Jian Zhao, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto
  • 学会等名: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM2015)
  • 発表場所: Hawaii (USA)
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Pd-Catalyzed Dual C-H Activation of Bis-biaryl Alkynes and Biaryl Alkynes (2015)
  • 著者名/発表者名: Tienan Jin, Jian Zhao, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto
  • 学会等名: The 13th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry (IKCOC-13)
  • 発表場所: Rihga Royal Hotel （京都府・京都市）
  • 年月日: 2015-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] C-H結合切断を経る新規環化付加反応による縮合多環式π共役系の構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金鉄男
  • 学会等名: 触媒学会有機金属研究会 第43回オルガノメタリックセミナー「新しい分子変換に挑戦する有機金属化学」
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2015-10-30
  • 招待講演
• [学会発表] FeCl3-Mediated oxidative spirocyclization of difluorenylidene diarylethanes leading to dispirofluorene-indeno[2,1-a]indene-fluorenes (2015)
  • 著者名/発表者名: Tienan Jin, Jian Zhao, Lingyu Li, Kazuaki Oniwa, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto
  • 学会等名: 第62回有機金属化学討論会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-07
• [学会発表] Pyrene End-Capped Oligothiophenes for Organic Light-Emitting Field Effect Transistors (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Oniwa, Yuki Abe, Hiromasa Kikuchi, Hidekazu Shimotani, Katsumi Tanigaki, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto, Tienan Jin
  • 学会等名: The AIMR International Symposium 2015 (AMIS 2015)
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2015-02-17 – 2015-02-19
• [学会発表] Pd-Catalyzed Synthesis of 9,9’-Bifluorenylidene Derivatives via Dual C-H Activation of Bis-biaryl Alkynes (2014)
  • 著者名/発表者名: Tienan Jin, Jian Zhao, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto
  • 学会等名: 第61回有機金属化学討論会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-09-23 – 2014-09-25
• [学会発表] Cu-Catalyzed C-H Amination of Hydrofullerenes Leading to 1,4-Difunctionalized Fullerenes (2014)
  • 著者名/発表者名: Tienan Jin, Weili Si, Shirong Lu, Naoki, Asao, Yoshinori Yamamoto
  • 学会等名: XXVI International Conference on Organometallic Chemistry (ICOMC 2014)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-07-13 – 2014-07-18
• [学会発表] Pd-Catalyzed Synthesis of 9,9’-Bifluorenylidene Derivatives via Dual C-H Activation of Bis-biaryl Alkynes (2014)
  • 著者名/発表者名: Jian Zhao, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto, Tienan Jin
  • 学会等名: XXVI International Conference on Organometallic Chemistry (ICOMC 2014)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-07-13 – 2014-07-18
• [学会発表] Remarkable Deuterium Isotope Effect of Deuterofullerene Acceptors on Organic Photovoltaic Performances (2014)
  • 著者名/発表者名: Tienan Jin
  • 学会等名: The AIMR International Symposium 2014
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] Cu-Catalyzed C-H Amination of Hydrofullerenes Leading to 1,4-Difunctionalized Fullerenes (2013)
  • 著者名/発表者名: Weili Si, Shirong Lu, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto, Tienan Jin
  • 学会等名: 10th International Symposium on Carbanion Chemistry (ISCC-10)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Cu-Catalyzed C-H Amination of Hydrofullerenes Leading to 1,4-Difunctionalized Fullerenes (2013)
  • 著者名/発表者名: Tienan Jin, Weili Si, Shirong Lu, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto
  • 学会等名: The Eighth International Symposium on Integrated Synthesis (ISIS-8)
  • 発表場所: Nara, Japan
• [学会発表] 遷移金属触媒を用いた官能基化フラーレンの選択的合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金 鉄男
  • 学会等名: 第１２回化学系薬学若手研究者セミナー
  • 発表場所: 東北大学薬学研究科，仙台
  • 招待講演
• [学会発表] New Organic Functional Materials for Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Yamamoto, Tienan Jin, Asao Naoki
  • 学会等名: 246th American Chemical Society national Meeting & Exposition
  • 発表場所: Indianapolis, USA
• [学会発表] Pd-Catalyzed Cascade Crossover-Annulation of o-Alkynylarylhalides and Diarylacetylenes Leading to Dibenzo[a,e]pentalenes (2013)
  • 著者名/発表者名: Tienan Jin, Jian Zhao, Kazuaki Oniwa, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto
  • 学会等名: 60th Symposium on Organometallic Chemistry
  • 発表場所: 学習院大学，東京
• [学会発表] Pd-Catalyzed Cascade Crossover-Annulation of o-Alkynylarylhalides and Diarylacetylenes Leading to Dibenzo[a,e]pentalenes (2013)
  • 著者名/発表者名: Tienan Jin, Jian Zhao, Kazuaki Oniwa, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto
  • 学会等名: The Sixteenth International Symposium on Relations between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis (ISHHC-16)
  • 発表場所: 北海道大学，札幌
• [図書] ACS Symposium Series eBooks: Nanomaterials for Sustainable Energy (2015)
  • 著者名/発表者名: Tienan Jin, Md. Akhtaruzzaman, Yoshinori Yamamoto
  • 総ページ数: 287
  • 出版者: ACS Publications
• [図書] フラーレン誘導体・内包技術の最前線 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金 鉄男，山本 嘉則
  • 総ページ数: 247
  • 出版者: ㈱シーエムシー出版
• [備考] 研究室ホームページー
  • URL: http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/yamamoto/research.html
• [備考] 山本研ホームページ
  • URL: http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/yamamoto/index.html
• [備考] 浅尾研究室ホームページ
  • URL: http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/asao_labo/publication%20list.html
• [備考] 山本研究室
  • URL: http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/~yamamoto/index.html
• [産業財産権] Fullerene derivative and method for manufacturing a fullerene derivative (2014)
  • 発明者名: 金鉄男、他3名
  • 権利者名: 金鉄男、他3名
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-09-08
  • 取得年月日: 2016-01-19
  • 外国
• [産業財産権] フラーレンの環化反応 (2014)
  • 発明者名: 金鉄男，山本嘉則，司偉麗，五十嵐威史
  • 権利者名: 金鉄男，山本嘉則，司偉麗，五十嵐威史
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-182133
  • 出願年月日: 2014-09-08
• [産業財産権] Fullerene derivative and method for manufacturing a fullerene derivative (2014)
  • 発明者名: 金鉄男，山本嘉則，司偉麗，五十嵐威史
  • 権利者名: 金鉄男，山本嘉則，司偉麗，五十嵐威史
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-06-26
  • 外国
• [産業財産権] Fullerene derivatives, method of manufacturing fullerene derivatives and solar cell (2013)
  • 発明者名: 金鉄男、他3名
  • 権利者名: 金鉄男、他3名
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-09-25
  • 取得年月日: 2016-01-26
  • 外国
• [産業財産権] Fullerene derivatives, method of manufacturing fullerene derivatives and solar cell (2013)
  • 発明者名: 金鉄男，山本嘉則，司偉麗，五十嵐威史
  • 権利者名: 金鉄男，山本嘉則，司偉麗，五十嵐威史
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-09-25
  • 取得年月日: 2015-03-26
  • 外国
• [産業財産権] フラーレン誘導体、フラーレン誘導体の製造方法及び太陽電池 (2013)
  • 発明者名: 金鉄男，山本嘉則，司偉麗，五十嵐威史
  • 権利者名: 金鉄男，山本嘉則，司偉麗，五十嵐威史
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-09-25
  • 外国