二配位ホウ素カチオンによる超ルイス酸分子化学

• 研究課題/領域番号: 26708004
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 有機化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 庄子 良晃 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40525573)
• 研究協力者: 福島 孝典 ; 田中 直樹 ; 橋爪 大輔
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 24,440千円 (直接経費: 18,800千円、間接経費: 5,640千円); 2016年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2015年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2014年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
• キーワード: ホウ素 / ボリニウムイオン / ルイス酸 / 超ルイス酸 / 小分子活性化 / ホールドーピング / ナノカーボン / 薄膜材料 / カーボンナノチューブ / グラフェン / ジボラン / ナノカーボン類 / カルボラン / 二酸化炭素 / 二硫化炭素

研究成果の概要

本研究では、これまで安定には存在し得ないと考えられてきた、ホウ素上に芳香環のみが置換した２配位ホウ素カチオン （=ボリニウムイオン）である Mes2B+ の初めての単離および大量合成に成功した。また、Mes2B+ を用いて、前例のない二酸化炭素のC=O二重結合切断反応を始めとする、種々の特異な小分子活性化反応を開発した。さらに、Mes2B+ がカーボンナノチューブなどのナノカーボン類や遷移金属ジカルコケニドに対する優れたホールドーパントとして作用することを見出した。これらの成果は、単離可能な超ルイス酸分子による新たな「超ルイス酸分子化学」の基盤となると期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] Ottawa University(カナダ)
• [国際共同研究] Ottawa University(カナダ)
• [雑誌論文] Chemical hole doping into large-area transition metal dichalcogenide monolayers using boron-based oxidant (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Matsuoka, Kaito Kanahashi, Naoki Tanaka, Yoshiaki Shoji, Lain‐Jong Li, Jiang Pu, Hiroshi Ito, Takanori Fukushima, Taishi Takenobu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 57 号: 2S2 ページ: 1-4
  • DOI: 10.7567/jjap.57.02cb15
  • NAID: 210000148662
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Formation of an Isolable Divinylborinium Ion and Diphenylacetylene (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoki Tanaka, Yoshiaki Shoji, Daisuke Hashizume, Manabu Sugimoto, Takanori Fukushima
  • 雑誌名: Angewandte Chemie, International Edition 巻: 56 号: 19 ページ: 5312-5316
  • DOI: 10.1002/anie.201701730
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Remarkably air- and moisture-stable hole-doped carbon nanotube films by a boron-based oxidant (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Funahashi, N. Tanaka, Y. Shoji, N. Imazu, K. Nakayama, K. Kanahashi, H. Shirae, S. Noda, H. Ohta, T. Fukushima, and T. Takenobu
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 10 号: 3 ページ: 035101-035101
  • DOI: 10.7567/apex.10.035101
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Unveiling a new aspect of simple arylboronic esters: long-lived room-temperature phosphorescence from heavy-atom-free molecules (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Shoji, Y. Ikabata, Q. Wang, D. Nemoto, A. Sakamoto, N. Tanaka, J. Seino, H. Nakai, T. Fukushima
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 139 号: 7 ページ: 2728-2733
  • DOI: 10.1021/jacs.6b11984
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Convenient Route to Monocarba-closo-dodecaborate Anions (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Tanaka, Y. Shoji, T. Fukushima
  • 雑誌名: Organometallics 巻: 35 号: 11 ページ: 2022-2025
  • DOI: 10.1021/acs.organomet.6b00309
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 11B Solid-State NMR Interaction Tensors of Linear Two-Coordinate Boron: The Dimesitylborinium Cation (2015)
  • 著者名/発表者名: A. E. Alain, Y. Shoji, T. Fukushima, D. L. Bryce
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 54 号: 24 ページ: 11889-11896
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5b02161
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The molecular and electronic structures of a thioaroyl cation formed by borinium ion-mediated C=S double bond cleavage of CS2 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Shoji, N. Tanaka, D. Hashizume, T. Fukushima
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 号: 69 ページ: 13342-13345
  • DOI: 10.1039/c5cc05645d
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 「超ルイス酸分子」ジアリールボリニウムイオンの合成、構造および反応性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 庄子良晃
  • 雑誌名: 月刊ファインケミカル 巻: 2月号 ページ: 59-65
• [雑誌論文] A two-coordinate boron cation featuring C-B(+)-C bonding (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Shoji, N. Tanaka, K. Mikami, M. Uchiyama and T. Fukushima
  • 雑誌名: Nature Chem. 巻: 6 号: 6 ページ: 498-503
  • DOI: 10.1038/nchem.1948
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] “Simple and Strong” ジアリールボリニウムイオンの開発 ―「超ルイス酸分子科学」の開拓へ向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 庄子良晃, 田中直樹, 福島孝典
  • 雑誌名: 月刊化学 巻: 69 ページ: 38-42
• [学会発表] ホウ素の特性を活かした電子・光電子機能性材料の創製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 庄子良晃
  • 学会等名: 第2回 東工大応用化学系 次世代を担う若手シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] テトラアリールジボラン(4)誘導体の溶液および固体状態における二重蛍光発光 (2018)
  • 著者名/発表者名: 田中直樹・庄子良晃・酒井隼人・羽曾部卓・五十幡康弘・王祺・中井浩巳・福島孝典
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] テトラアリールジボラン(4)誘導体の特異な発光挙動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中 直樹, 庄子 良晃, 杉本 学, 福島 孝典
  • 学会等名: 日本化学会 第97春季年会
  • 発表場所: 慶応大学日吉キャンパス, 神奈川県
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] ホウ素と芳香環で組み立てる分子機能の探求 (2017)
  • 著者名/発表者名: 庄子良晃
  • 学会等名: ITbM/IGER Chemistry Workshop 2017
  • 招待講演
• [学会発表] プロペラ分子が可能にする高秩序有機薄膜の造形と機能 (2017)
  • 著者名/発表者名: 庄子良晃
  • 学会等名: 第3回「高次複合光応答」若手の会
  • 招待講演
• [学会発表] 電子欠損性ホウ素化合物の新構造・新反応の探求 (2017)
  • 著者名/発表者名: 庄子良晃
  • 学会等名: 第49回構造有機化学若手の会 夏の学校
  • 招待講演
• [学会発表] 電子欠損性ホウ素化合物の新構造・新反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 庄子良晃
  • 学会等名: 第5回慶応有機化学若手シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 水・空気に安定な新規テトラアリールジボラン(4)の合成と二重蛍光発光挙動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中直樹・庄子良晃・福島孝典
  • 学会等名: 第44回有機典型元素化学討論会
• [学会発表] テトラメシチルジボラン(４) の固体蛍光クロミズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中直樹・庄子良晃・福島孝典
  • 学会等名: 第28回基礎有機化学討論会
• [学会発表] 電子欠損性ホウ素化合物による新物質変換反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 庄子良晃
  • 学会等名: 第４回アライアンス若手研究交流会
  • 発表場所: 北海道大学電子科学研究所, 北海道
  • 年月日: 2016-11-09
  • 招待講演
• [学会発表] Novel Molecular Transformations Using Highly Electron-Deficient Boron Compounds (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Shoji
  • 学会等名: 11th International Conference of Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia (ICCEOCA-11/ARNCEOCA-2)
  • 発表場所: KAIST, Daegeon, Korea
  • 年月日: 2016-10-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] テトラメシチルジボラン(4)の合成と特異な発光特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中 直樹, 庄子 良晃, 杉本 学, 福島 孝典
  • 学会等名: 第27回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 広島国際会議場, 広島県
  • 年月日: 2016-09-01
• [学会発表] 二配位ホウ素カチオンによるアセチレン誘導体の活性化反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中 直樹, 庄子 良晃, 橋爪 大輔, 福島 孝典
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都府
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Environmentally Stable Carrier Doping into Carbon Nanotube Films by Extraordinary Molecular Lewis Acid (2016)
  • 著者名/発表者名: 舟橋 一真, 田中 直樹, 庄子 良晃, 中山 航, 金橋 魁利, 白江 宏之, 野田 優, 福島 孝典, 竹延 大志
  • 学会等名: 第50回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学 伊藤国際学術研究センター, 東京
  • 年月日: 2016-02-19
• [学会発表] Environmentally Stable Carrier Doping into Graphene Films by Extraordinary Molecular Lewis Acid (2016)
  • 著者名/発表者名: Environmentally Stable Carrier Doping into Carbon Nanotube Films by Extraordinary Molecular Lewis Acid
  • 学会等名: 第50回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学 伊藤国際学術研究センター, 東京
  • 年月日: 2016-02-19
• [学会発表] Synthesis, Structure, and Reactivity of Novel Electron-Deficient Boron Compounds (2016)
  • 著者名/発表者名: 庄子良晃
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都府
  • 招待講演
• [学会発表] Electronic Structure and Reactivity of Unprecedented Two-Coordinate Boron Cation with C-B+-C Bonding (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Shoji
  • 学会等名: 12th International Conference of Computational Methods in Science and Engineering (ICCMSE-2016)
  • 発表場所: Metropolitan Hotel, Athens, Greece
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synthesis, structure, and reactivity of the first isolable diarylborinium ion (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki Tanaka, Yoshiaki Shoji, Takanori Fukushima
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] 二配位ホウ素カチオンの高いルイス酸性と親カルコゲン性を利用した小分子活性化反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中直樹, 庄子良晃, 橋爪大輔, 福島孝典
  • 学会等名: 第26回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 愛媛大学城北キャンパス・松山大学カルフールホール, 愛媛県
  • 年月日: 2015-09-24
• [学会発表] Synthesis, Structure, and Reactivity of Two-Coordinate Boron Cation with C-B+-C Bonding (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Shoji
  • 学会等名: The 1st International Symposium on π-System Figuration
  • 発表場所: Osaka University Nakanoshima Center, Osaka
  • 年月日: 2015-04-30
  • 招待講演
• [学会発表] ボリニウムイオンによる炭素―カルコゲン二重結合切断反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中直樹, 庄子良晃, 福島孝典
  • 学会等名: 日本化学会第９５春季年会
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キャンパス（千葉県船橋市）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 新規ホウ素反応活性種の創製と新反応開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 庄子良晃
  • 学会等名: 日本化学会関東支部栃木地区講演会
  • 発表場所: 宇都宮大学, 栃木県
  • 招待講演
• [学会発表] Synthesis, Structure, and Reactivity of Diarylborinium Ions (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Shoji
  • 学会等名: Symposium on Organometallics and Organic Synthesis
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス, 東京
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synthesis, Structure, and Reactivity of Two-Coordinate Boron Cation with C-B+-C Bonding (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Shoji
  • 学会等名: The 1st International Symposium on π-System Figuration
  • 発表場所: 大阪大学中之島センター, 大阪府
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of Boron-based Molecular Super Lewis Acid (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Shoji
  • 学会等名: International Symposium on Integrated Molecular/Materials Science and Engineering (IMSE2014)
  • 発表場所: Liuyuan Hotel, Nanjing, China
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-03
  • 招待講演
• [学会発表] 二配位ホウ素カチオンの創製：超ルイス酸分子化学の開拓へ向けて (2014)
  • 著者名/発表者名: 庄子良晃
  • 学会等名: 第一回資源研フォーラム
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2014-10-21 – 2014-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] 物質の新形態に基づく新機能・新現象を求めて ―化学結合から分子集合体まで― (2014)
  • 著者名/発表者名: 庄子良晃
  • 学会等名: 有機元素化学セミナー
  • 発表場所: 中央大学理工学部応用化学科（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-09-27
• [学会発表] ボリニウムイオンの合成、構造、および反応性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中直樹, 庄子良晃, 福島孝典
  • 学会等名: 第25回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-09
• [備考] ホウ素による分子性超ルイス酸の開発
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp/news/reserch/post_32.html