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APEXポリマー化によるグラフェンナノリボンの精密ボトムアップ合成と応用

公募研究

研究領域原子層科学
研究課題/領域番号 16H00907
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関名古屋大学

研究代表者

伊藤 英人  名古屋大学, 教養教育院, 講師 (70706704)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードグラフェンナノリボン / 縮環π拡張重合 / APEX反応 / 精密合成 / リビング重合 / 直接アリール化重合 / 多環芳香族炭化水素 / パラジウム / ナノグラフェン / APEX / 一段階π拡張重合 / ナノカーボン / 重合 / 有機エレクトロニクス
研究実績の概要

本年度は縮環π拡張(APEX)重合をさらに発展させることに成功し、リビング性を付与したリビングAPEX重合を新たに開発することができた。本反応は、開始剤にフェナントレンを用い、モノマーにベンゾナフトシロールを用い、パラジウム塩、銀塩、オルトクロラニル存在化で効率的に進行することがわかった。反応開始段階では、APEX反応に活性なK領域をもつフェナントレンのAPEX反応によってより大きな多環芳香族炭化水素の中間体が生成する。この中間体は成長末端に新たにK領域が出現するため、逐次的なAPEX反応、すなわちAPEX重合が進行するということが判明した。さらに本反応はリビング性を兼ね備えており、分散度を低く抑えることができる。フェナントレンとモノマーの配合比率を変えるだけで、分子量3000から150000万程度の低分散fjord型GNRを自在に合成することが可能となった。また、合成したfjord型GNRは脱水素環化反応によってN = 8のarmchair型GNRへと定量的に変換することが可能であり、ラマン分光スペクトル測定などによってのぞみのGNRが合成できていることが判明した。本リビングAPEX重合法は、これまで化学的・物理的な合成法では達成不可能であった幅・長さ・構造を精密に制御したGNRの世界で初めての合成手法であり、多環芳香族炭化水素など不活性芳香族化合物を用いたはじめてのリビング直接アリール化重合である。今後本重合法を用いた様々なGNRの精密合成に大きな期待がもたれる。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 10件、 招待講演 11件) 備考 (3件) 産業財産権 (2件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] C-H Arylation of Phenanthrene with Trimethylphenylsilane by Pd/o-Chloranil Catalysis: Computational Studies on the Mechanism, Regioselectivity, and Role of o-Chloranil2018

    • 著者名/発表者名
      Shibata Mari, Ito Hideto, Itami Kenichiro
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 140 号: 6 ページ: 2196-2205

    • DOI

      10.1021/jacs.7b11260

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent advances in acetylene-based helical oligomers and polymers: Synthesis, structures, and properties2018

    • 著者名/発表者名
      Toya Michihisa、Ito Hideto、Itami Kenichiro
    • 雑誌名

      Tetrahedron Letters

      巻: 59 号: 37 ページ: 1531-1547

    • DOI

      10.1002/anie.201701058

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent advances in acetylene-based helical oligomers and polymers: Synthesis, structures, and properties2018

    • 著者名/発表者名
      Michihisa Toya, Hideto Ito, Kenichiro Itami
    • 雑誌名

      Tetrahedron Letters

      巻: 59 号: 16 ページ: 1531-1547

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2018.03.018

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxidative Homocoupling Reaction of Aryltrimethylsilanes by Pd/o-chloranil Catalysis2018

    • 著者名/発表者名
      Shibata Mari, Ito Hideto, Itami Kenichiro
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 号: 12 ページ: 1701-1704

    • DOI

      10.1246/cl.170723

    • NAID

      130006243131

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid Access to Nanographenes and Fused Heteroaromatics by Palladium-Catalyzed Annulative π-Extension Reaction of Unfunctionalized Aromatics with Diiodobiaryls2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka Wataru, Ito Hideto, Itami Kenichiro
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 56 号: 40 ページ: 12224-12228

    • DOI

      10.1002/anie.201707486

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] One-Step Annulative π-Extension of Alkynes with Dibenzosiloles or Dibenzogermoles by Palladium/o-chloranil Catalysis2017

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Ozaki, Keiichiro Murai, Wataru Matsuoka, Katsuaki Kawasumi, Hideto Ito,* and Kenichiro Itami*
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 56 号: 5 ページ: 1361-1364

    • DOI

      10.1002/anie.201610374

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Key Structural Elements of Unsymmetrical Cyanine Dyes for Highly Sensitive Fluorescence Turn-on DNA Probes2017

    • 著者名/発表者名
      Kakishi Uno, Taeko Sasaki, Nagisa Sugimoto, Hideto Ito, Taishi Nishihara, Shinya Hagihara, Tetsuya Higashiyama, Narie Sasaki, Yoshikatsu Sato and Kenichiro Itami
    • 雑誌名

      Chem. Asian J.

      巻: 12 号: 2 ページ: 233-238

    • DOI

      10.1002/asia.201601430

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Annulative π-Extension (APEX) of Heteroarenes with Dibenzosiloles and Dibenzogermoles by Palladium/o-Chloranil Catalysis2017

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Ozaki, Keiichiro Murai, Wataru Matsuoka, Katsuaki Kawasumi, Hideto Ito, Kenichiro Itami
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 19 号: 7 ページ: 1930-1933

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.7b00684

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Macrocyclization by Rh-Catalyzed Cross-Cyclotrimerization of L-Shaped Diynes with Di-tert-butyl Acetylenedicarboxylate: Effect of Bent Linkers of Diynes2016

    • 著者名/発表者名
      S. Nishigaki, Y. Miyauchi, K. Noguchi, H. Ito, K. Itami, Y. Shibata, K. Tanaka
    • 雑誌名

      Eur. J. Org. Chem.

      巻: 27 号: 27 ページ: 4688-4673

    • DOI

      10.1002/ejoc.201600909

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of Covalent Organic Nanotubes by Light-Induced Cross-Linking of Diacetylene-Based Helical Polymers2016

    • 著者名/発表者名
      Kaho Maeda, Liu Hong, Taishi Nishihara, Yusuke Nakanishi, Yuhei Miyauchi, Ryo Kitaura, Naoki Ousaka, Eiji Yashima, Hideto Ito,* and Kenichiro Itami*
    • 雑誌名

      J. Am. hem. Soc.

      巻: 138 号: 34 ページ: 11001-11008

    • DOI

      10.1021/jacs.6b05582

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Helically Twisted Tetracene: Synthesis, Crystal Structure, and Photophysical Properties of Hexabenzo[a,c,fg,j,l,op]tetracene2016

    • 著者名/発表者名
      Yuuta Yano, Hideto Ito, Yasutomo Segawa, Kenichiro Itami
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 27 号: 14 ページ: 2081-2084

    • DOI

      10.1055/s-0035-1561455

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 長さ・幅・構造を制御したグラフェンナノリボンの精密ボトムアップ合成2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤英人
    • 学会等名
      第10回原子層科学全体会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] パラジウム触媒を用いた縮環π拡張反応の開発2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤英人
    • 学会等名
      第98回日本化学会春季年会 第32回若い世代の特別講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Covalent Organic Nanotubes by Helix-to-Tube method2018

    • 著者名/発表者名
      戸谷充寿・前田果歩・伊藤_英人・伊丹_健一郎
    • 学会等名
      グリーン自然科学国際教育研究プログラム IGER 2017年度年次報告会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Precise Synthesis of Graphene Nanoribbons by Living Annulative π-Extension Polymerization2018

    • 著者名/発表者名
      Yano Yuuta, Wang Feijiu, Mitoma Nobuhiko, Miyauchi Yuhei, Ito Hideto, Itami Kenichiro
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] C-H結合官能基化を利用した2-アザヒポキサンチン誘導体の合成とその植物成長調整作用2018

    • 著者名/発表者名
      上田彩果・北野浩之・崔宰熏・伊藤英人・萩原伸也・菅敏幸・河岸洋和・伊丹健一郎
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光架橋反応を用いた共有結合性有機ナノチューブの合成と構造評価2018

    • 著者名/発表者名
      戸谷充寿・前田果歩・伊藤 英人・伊丹 健一郎
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Chemistry Experiment Using Suzuki-Miyaura Cross-Coupling Reaction as Fascinating Liberal Arts Education in University2017

    • 著者名/発表者名
      Hideto Ito
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] helix-to-tube法による新たな有機ナノチューブ合成法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      Hideto Ito
    • 学会等名
      高分子同友会関西勉強会
    • 発表場所
      大阪市薬業年金会館
    • 年月日
      2017-02-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 身近な生活から学ぶ革新的有機ナノチューブ合成法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      Hideto Ito
    • 学会等名
      わかしゃち奨励賞優秀提案発表会(研究交流クラブ180回定例会)
    • 発表場所
      あいち産業科学技術総合センター
    • 年月日
      2017-01-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノグラフェン・グラフェンナノリボン・ナノチューブの精密合成2017

    • 著者名/発表者名
      Hideto Ito
    • 学会等名
      第8回原子層科学全体会議
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2017-01-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Palladium-Catalyzed Annulative π-Extension (APEX) Reactionsfor Synthesis of π-Extended Aromatics2017

    • 著者名/発表者名
      Hideto Ito
    • 学会等名
      International Symposium on Pure&Applied Chemistry 2017 (ISPAC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] パラジウム触媒による縮環π拡張反応をもちいたナノグラフェン・π拡張へテロ芳香環の一段階合成と物性2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤英人
    • 学会等名
      第28回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 触媒のちから:光る分子の合成実演2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤英人
    • 学会等名
      愛知サイエンスフェスティバル
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Helix-to-Tube Strategy for Construction of Covalent Organic Nanotubes2017

    • 著者名/発表者名
      Hideto Ito
    • 学会等名
      The 6th TOYOTA RIKEN International Workshop on Chirality in Soft Matter
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 縮環π拡張反応の開発とナノグラフェン・グラフェンナノリボン合成2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤英人
    • 学会等名
      若手研究者のための有機合成化学札幌セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Palladium-Catalyzed APEX Reaction of Aromatic Compounds2017

    • 著者名/発表者名
      Wataru Matsuoka, Hideto Ito, and Kenichiro Itami
    • 学会等名
      OMCOS 19
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Precise Synthesis of Graphene Nanoribbon by Annulative π-Extension Polymerization2017

    • 著者名/発表者名
      Yuuta Yano, Nobhiko Mitoma, Feijiu Wang, Yuhei Miyauchi, Hideto Ito, Kenichiro Itami
    • 学会等名
      ISNA2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pd/o-Chloranil-Catalyzed Homocoupling of TMS_Arenes2017

    • 著者名/発表者名
      Mari Shibata, Hideto Ito, Kenichiro Itami
    • 学会等名
      International ERATO Itami Molecular Nanocarbon Symposium 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Covalent Organic Nanotubes by Light-Induced Cross-Linking of Helical Foldamers2017

    • 著者名/発表者名
      Michihisa Toya, Kaho Maeda, Hideto Ito, Kenichiro Itami
    • 学会等名
      International ERATO Itami Molecular Nanocarbon Symposium 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Palladium-Catalyzed APEX Reaction of Aromatic Compounds2017

    • 著者名/発表者名
      Wataru Matsuoka, Hideto Ito, Kenichiro Itami
    • 学会等名
      International ERATO Itami Molecular Nanocarbon Symposium 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パラジウム触媒とジヨードビアリールを用いた芳香族化合物の縮環π拡張反応2017

    • 著者名/発表者名
      松岡和・伊藤英人・伊丹健一郎
    • 学会等名
      第64回有機金属化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] リビング縮環π拡張重合を用いたグラフェンナノリボンの精密合成2017

    • 著者名/発表者名
      矢野 裕太・三苫 伸彦・王 飛久・宮内 雄平・伊藤 英人・伊丹 健一郎
    • 学会等名
      第28回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] パラジウム触媒による縮環π拡張反応をもちいたナノグラフェン・π拡張ヘテロ芳香環の一段階合成2017

    • 著者名/発表者名
      松岡和・伊藤英人・伊丹健一郎
    • 学会等名
      第34回有機合成化学セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 連鎖π拡張重合法によるグラフェンナノリボン合成2017

    • 著者名/発表者名
      矢野 裕太・三苫 伸彦・王 飛久・宮内 雄平・伊藤 英人・伊丹 健一郎
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Helix-to-Tube法による共有結合性有機ナノチューブの合成2017

    • 著者名/発表者名
      戸谷充寿・矢野 裕太・前田果歩・伊藤 英人・伊丹 健一郎
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Palladium-Catalyzed APEX Reaction of Aromatic Compounds2017

    • 著者名/発表者名
      Wataru Matsuoka, Hideto Ito, Kenichiro Itami
    • 学会等名
      1st International Symposium on Catalysis for Sustainable Chemical Synthesis Joint Symposium of FRIAS/ Nagoya IAR
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] らせん高分子の光架橋反応を用いた共有結合性有機ナノチューブの合成と構造評価2017

    • 著者名/発表者名
      戸谷充寿・前田果歩・伊藤英人・伊丹健一郎
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光架橋反応を用いた共有結合性有機ナノチューブの新規合成法2017

    • 著者名/発表者名
      戸谷充寿・前田果歩・伊藤_英人・伊丹_健一郎
    • 学会等名
      統合物質創製化学研究推進機構 第3回国内シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] “Synthesis of Covalent Organic Nanotubes by Light-Induced Cross-Linking of Helical Foldamers”2017

    • 著者名/発表者名
      Michihisa Toya, Kaho Maeda, Hideto Ito, Kenichiro Itami
    • 学会等名
      7th TOYOTA RIKEN International Workshop on “Chirarity in Soft Matter”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノグラフェン・ナノチューブ合成の分子アーキテクトニクス2016

    • 著者名/発表者名
      Hideto Ito
    • 学会等名
      The 1st ACE meeting
    • 発表場所
      京都大学理学研究科セミナーハウス
    • 年月日
      2016-11-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Construction of covalent organic nanotubes by light-induced cross-linking of helical polymers2016

    • 著者名/発表者名
      Hideto Ito
    • 学会等名
      2017 Tateshina Conference on Organic Chemistry
    • 発表場所
      長野県蓼科フォーラム
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノグラフェン・ナノチューブ合成の新展開2016

    • 著者名/発表者名
      Hideto Ito
    • 学会等名
      第1回有機若手ワークショップ
    • 発表場所
      京都大学宇治キャンパス
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Palladium-Catalyzed Annulative π-Extension Reactions for Synthesis of π-Extended Aromatics2016

    • 著者名/発表者名
      Hideto Ito, Wataru Wataru, Mari Shibata, Kyohei Ozaki, Katsuaki Kawasumi, Keiichiro Keiichiro,Kenichiro Itami
    • 学会等名
      Palladium-Catalyzed Annulative π-Extension Reactions for Synthesis of π-Extended Aromatics
    • 発表場所
      早稲田大学西早稲田キャンパス
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Construction of covalent organic nanotubes by light-induced cross-linking of helical polymers2016

    • 著者名/発表者名
      Hideto Ito, Kaho Maeda, Michihisa Toya, Liu Hong, Taishi Nishihara, Yusuke Nakanishi, Yuhei Miyauchi, Ryo Kitaura, Naoki Ousaka, Eiji Yashima, Kenichiro Itami
    • 学会等名
      第65回高分子学討論会
    • 発表場所
      広島国際会議場
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] らせん高分子の光架橋反応による共有結合性有機ナノチューブの合成2016

    • 著者名/発表者名
      Hideto Ito, Kaho Maeda, Michihisa Toya, Liu Hong, Taishi Nishihara, Yusuke Nakanishi, Yuhei Miyauchi, Ryo Kitaura, Naoki Ousaka, Eiji Yashima, Kenichiro Itami
    • 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
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] helix-to-tube法による新たな有機ナノチューブ合成法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      Hideto Ito
    • 学会等名
      日本学術振興会育志賞研究発表会
    • 発表場所
      明治大学グローバルフロント
    • 年月日
      2016-08-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] Verder-Scientific賞受賞者インタビュー

    • URL

      https://ir-mail.com/grant2017_verder.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 2018 PCCP Prize受賞者決定(日本化学会)

    • URL

      http://www.chemistry.or.jp/news/information/pccp/12-pccp-prize.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] PCCP blog, Royal Society of Chemistry

    • URL

      http://blogs.rsc.org/cp/2018/04/24/98th-chemical-society-of-japan-annual-meeting-prize-winners/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] ポリマー及びその製造法2017

    • 発明者名
      矢野裕太、三苫伸彦、伊藤英人、宮内雄平、伊丹健一郎
    • 権利者名
      矢野裕太、三苫伸彦、伊藤英人、宮内雄平、伊丹健一郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] ポリマー及びその製造法方2017

    • 発明者名
      伊丹健一郎、伊藤英人、矢野裕太、宮内雄平、三苫伸彦
    • 権利者名
      伊丹健一郎、伊藤英人、矢野裕太、宮内雄平、三苫伸彦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017-01-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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