固体物性発現を指向したバッキーボウル分子の設計と合成

• 研究課題/領域番号: 26288020
• 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: 有機化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 櫻井 英博 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00262147)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2014年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
• キーワード: バッキーボウル / スマネン / 固体物性 / 内部炭素 / フィリーデルクラフツ反応 / カルベン / 合成化学 / ナノ材料 / 有機工業化学 / 可溶媒分解 / フリーデルクラフツ反応 / カラム状積層構造 / 還元反応 / ヘリングボーン構造

研究成果の概要

本研究は、フラーレン類の部分骨格、あるいはカーボンナノチューブのキャップ構造に相当するおわん型共役化合物「バッキーボウル」が有する固体状態における独特のモルフォロジーを精緻に制御する手法を確立して、電気伝導性、発光性、強誘電性などの様々な物性を発現するための分子設計、及びその合成手法の開発を行うものである。
本研究の最大の成果は、スマネン内部炭素への置換基導入手法の開発に成功したことである。その結果、スマネン骨格の湾曲面を揃えて、金属表面に配列する手法の開発にも成功した。湾曲π面の曲面／曲面相互作用を利用したセンサーの開発などに展開が期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Central Drug Research Institute(India)
• [国際共同研究] National Cheng-Kung University(Taiwan)
• [国際共同研究] IICT/CDRI(India)
• [雑誌論文] Synthesis of Triaryltriazasumanenes (2017)
  • 著者名/発表者名: P. Kaewmati, Q. Tan, S. Higashibayashi, Y. Yakiyama, H. Sakurai,
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 46 号: 1 ページ: 146-148
  • DOI: 10.1246/cl.160978
  • NAID: 130005308280
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sumanene Derivatives Functionalized at the Internal Carbon (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Ngamsomprasert, J.-S. Dang, S. Higashibayashi, Y. Yakiyama, H. Sakurai
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 53 号: 4 ページ: 697-700
  • DOI: 10.1039/c6cc08970d
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] lectronic and vibrational structures in the S0 and S1 states of coronene (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kunishige, A. Kanaoka, T. Katori, M. Kawabata, M. Baba, T. Yamanaka, S. Higashibayashi, H. Sakurai,
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 146 号: 4 ページ: 044309-044309
  • DOI: 10.1063/1.4974336
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two-way Correspondence Between Carbon Nanotubes and Caps: Development of a Numerical Algorithm and a Tool for Organic Cap Synthesis (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sugai, H. Sakurai,
  • 雑誌名: Carbon 巻: 116 ページ: 678-685
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2017.02.038
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Sumanene-Based Aryne, “Sumanyne” (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Ngamsomprasert, Y. Yakiyama, H. Sakurai
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 46 号: 4 ページ: 446-448
  • DOI: 10.1246/cl.161117
  • NAID: 130005549116
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bowl Inversion and Electronic Switching of Buckybowls on Gold (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Fujii, M. Zlatdinov, S. Higashibayashi, H. Sakurai, M. Kiguchi,
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 号: 37 ページ: 12142-12149
  • DOI: 10.1021/jacs.6b04741
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of Hydroxysumanene and Substituent Effect of Hydroxy Group on Bowl Inversion Dynamics and Electronic Structure (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Ngamsomprasert, G. Panda, S. Higashibayashi, H. Sakurai
  • 雑誌名: J. Org. Chem. 巻: 81 号: 23 ページ: 11978-11981
  • DOI: 10.1021/acs.joc.6b02046
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermal stability, solubility, and fluorescence property of poly(arylene vinylene ketone)s bearing 1,1’-binaphthylene units (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Tsukamoto, K. Maeyama, S. Higashibayashi, H. Sakurai
  • 雑誌名: React. Funct. Polym. 巻: 100 ページ: 123-129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of organosoluble and fluorescent aromatic polyketones bearing 1,1’-binaphthyl units through Suzuki-Miyaura coupling polymerization (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Maeyama, T. Tsukamoto, H. Kumagai, S. Higashibayashi, H. Sakurai
  • 雑誌名: Polym. Bull. 巻: 72 号: 11 ページ: 2903-2916
  • DOI: 10.1007/s00289-015-1443-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intra- and Intermolecular Reactivity of Triplet Sumanenetrione (2015)
  • 著者名/発表者名: Kanahara, K.; Badal, Md. Mizanur Rahman; Hatano, S.; *Abe, M.; Higashibayashi, S.; Takashina, N.; Sakurai, H.
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 巻: 88 号: 11 ページ: 1612-1617
  • DOI: 10.1246/bcsj.20150230
  • NAID: 130005108574
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Poly(arylene vinylene ketone)s Bearing 1,1′-Binaphthylene Units through Mizoroki–Heck Coupling Polymerization (2015)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Tsukamoto, Katsuya Maeyama, Shuhei Higashibayashi, Hidehiro Sakurai
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 44 号: 12 ページ: 1780-1782
  • DOI: 10.1246/cl.150833
  • NAID: 130005112558
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 有機合成からのナノサイエンスへの貢献～ナノ（バッキー）ボウルとナノクラスターに関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 雑誌名: 生産と技術 巻: 67 ページ: 59-61
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Columnar/herringbone dual crystal packing of pyrenylsumanene and its photophysical properties (2014)
  • 著者名/発表者名: Binod Babu Shrestha, Shuhei Higashibayashi, Hidehiro Sakurai
  • 雑誌名: Beilstein J. Org. Chem. 巻: 10 ページ: 841-847
  • DOI: 10.3762/bjoc.10.80
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Correlation between bowl-inversion energy and bowl depth in substituted sumanenes (2014)
  • 著者名/発表者名: Binod Babu Shrestha, Sangita Karanjit, Shuhei Higashibayashi, Hidehiro Sakurai
  • 雑誌名: Pure Appl. Chem. 巻: 86 号: 5 ページ: 747-753
  • DOI: 10.1515/pac-2013-1212
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Eclipsed Columnar Packing in Crystal Structure of Sumanenetrione (2014)
  • 著者名/発表者名: B. B. Shrestha, Y. Morita, T. Kojima, M. Kawano, S. Higashibayashi, H. Sakurai
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 43 号: 8 ページ: 1294-1296
  • DOI: 10.1246/cl.140350
  • NAID: 130004427145
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sumanenetrione Anions Generated by Electrochemical and Chemical Reduction (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Higashibayashi, B. B. Shrestha, Y. Morita, M. Ehara, K. Ohkubo, S. Fukuzumi, H. Sakurai
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 43 号: 8 ページ: 1297-1299
  • DOI: 10.1246/cl.140351
  • NAID: 130004427150
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Synthesis of Nitrogen-doped Curved Aromatic Molecules (2017)
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: PACCON 2017
  • 発表場所: Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2017-02-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Substituted Sumanenes at the Internal Carbon: An Example of pi-Figuration (2016)
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: 12th IUPAC International Symposium on Novel Materials and their Synthesi
  • 発表場所: Changsha, China
  • 年月日: 2016-10-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Substitution at the Intenal Carbon of Sumanene: An Example of pi-Figuration (2016)
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: CURO-pi II
  • 発表場所: Eugene, Oregon, USA
  • 年月日: 2016-09-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Substituted Sumanenes at the Internal Carbon (2016)
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: PERCH-CIC Comgress IX
  • 発表場所: Pattaya, Thailand
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synthesis and Reactivity of Hydroxysumanene: New Reaction Site on Sumanene Skeleton (2016)
  • 著者名/発表者名: Niti Ngamsomprasert, Jing-Shuang Dang, Yumi Yakiyama, Shuhei Higashibayashi, Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: 日本化学会第９６春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] スマネン内部炭素の直接ヒドロキシ化反応及び炭素-炭素結合生成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田 悠希, Ngamsomprasert Niti, 東林 修平, 燒山 佑美, 櫻井 英博
  • 学会等名: 日本化学会第９６春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Synthesis and Reactivity of Hydroxysumanene: The First Example of the Functionalization at the Internal Carbon (2016)
  • 著者名/発表者名: Niti Ngamsomprasert, Jing-Shuang Dang, Yumi Yakiyama, Shuhei Higashibayashi, Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: PACCON2016
  • 発表場所: バンコク（タイ）
  • 年月日: 2016-02-09
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis of C3-Symmetric Triazasumanene Derivatives (2016)
  • 著者名/発表者名: Patcharin Kaewmati, Yumi Yakiyama, Shuhei Higashibayashi, Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: PACCON2016
  • 発表場所: バンコク（タイ）
  • 年月日: 2016-02-09
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis and properties of substituted sumanenes (2015)
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: PACIFICHEM2015
  • 発表場所: ホノルル（米国）
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] バッキーボウルの化学～スマネン合成を中心に～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 櫻井英博
  • 学会等名: 第１回分子技術若手シンポジウム
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
  • 年月日: 2015-11-04
  • 招待講演
• [学会発表] Asymmetric Synthesis of C3 Symmetric Buckybowls (2015)
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: Chiral india 2015
  • 発表場所: ムンバイ（インド）
  • 年月日: 2015-10-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synthesis and Properties of Sumanene and its Derivatives (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Higashibayashi, Hidehiro Sakurai,
  • 学会等名: ICMAT2015
  • 発表場所: シンガポール（シンガポール）
  • 年月日: 2015-06-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Substituted Sumanenes: From Fundamental to Applied Research (2014)
  • 著者名/発表者名: Hidehiro Sakurai
  • 学会等名: The International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology
  • 発表場所: Kathmandu, Napal
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-06
  • 招待講演
• [図書] “Growing Buckybowl Chemistry”, in Polycyclic Arenes and Heteroarenes: Synthesis, Properties, and Applications (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Higashibayashi, H. Sakurai,
  • 総ページ数: 23
  • 出版者: Wiley-VCH Verlag GmbH &Co. KGaA
• [図書] Chapter 6 Chiral Sumanene, Triazasumanene, and Related Buckybowls” in Chemical Science of π-Electron Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Higashibayashi, H. Sakurai
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: Springer Japan
• [備考] 櫻井研究室HP
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~sakurai-lab/