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反応集積化手法を用いた簡便迅速なフラーレンの触媒的官能基化の開発

公募研究

研究領域反応集積化の合成化学 革新的手法の開拓と有機物質創成への展開
研究課題/領域番号 24106704
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) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2013年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード反応集積化 / フラーレン官能基化 / 触媒プロセス
研究概要

25年度では、同一時空間集積化を用いて系中で生成したフラーレンモノラジカル活性種をすぐに系中で生じるほかのラジカルや反応剤と反応させると興味深いフラーレン環化付加体および異なる置換基を有する1,4-二置換フラーレン誘導体の触媒的合成が可能であると考えた。以下に成果の概要を示す。
[1]コバルト触媒を用いたフラーレンの選択的環化付加反応
CoCl2dppf触媒条件とMn還元剤の存在下、C60と様々な活性ジブロモ化合物の環化反応を検討した。種々の置換基を有する1,2-ビスブロモメチルベンゼンやナフタレン誘導体を用いると、フラーレン6員環生成物が良好な収率かつ高いモノ環化付加選択性で得られた。また、1,2,4,5-テトラキスブロモメチルベンゼンを基質として用いるとフラーレンの環化付加二量体合成が可能である。さらに、本反応の条件下、適当な活性ジブロモ化基質を用いると、3員環、5員環、7員環を有するフラーレン環化付加誘導体の合成ができた。
[2]銅触媒を用いたモノアミノ化1,4-二置換フラーレンの合成
酸素雰囲気中CuBr2触媒存在下、モノ置換ヒドロフラーレンとジベンジルアミンの反応において、ODCB溶媒に少量のDMF混合溶媒を加えると効率的にアミノ化1,4-二置換フラーレン誘導体が得られることを見出した。さらに検討を行ったところ、前述の環化反応と同様に、本反応は同一時空間で生じたフラーレンモノラジカルと銅触媒により形成したアミンラジカル種との分子間ラジカルカップリングにより進行することがわかった。また、フラーレンモノラジカルはアミンの塩基反応剤と酸素により形成することも明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Cu-Catalyzed C-H Amination of Hydrofullerenes Leading to 1,4-Difunctionalized Fullerenes2014

    • 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

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Co-Catalyzed Radical Cycloaddition of [60]Fullerene with Active Dibromides: Selective Synthesis of Carbocycle-Fused Fullerene Monoadducts2013

    • 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

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly Efficient Cu(OAc)2-Catalyzed Dimerization of Monofunctionalized Hydrofullerenes Leading to Single-Bonded [60]Fullerene Dimers2012

    • 著者名/発表者名
      Shirong Lu, Tienan Jin, Eunsang Kwon, Ming Bao, Yoshinori Yamamoto
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 51 号: 3 ページ: 802-806

    • DOI

      10.1002/anie.201107505

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] NaOH-Catalyzed Dimerization of Monofunctionalized Hydrofullerenes: Transition-Metal-Free, General, and Efficient Synthesis of Single-Bonded [60]Fullerene Dimers2012

    • 著者名/発表者名
      Shirong Lu, Tienan Jin, Ming Bao, Yoshinori Yamamoto
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 14 号: 13 ページ: 3466-3469

    • DOI

      10.1021/ol301435m

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Remarkable Deuterium Isotope Effect of Deuterofullerene Acceptors on Organic Photovoltaic Performances2014

    • 著者名/発表者名
      Tienan Jin, Shirong Lu, Takeshi Yasuda, Weili Si, Kazuaki Oniwa, Liyuan Han, Naoki Asao, Yoshinori Yamamoto
    • 学会等名
      The AIMR International Symposium 2014 (AMIS 2014)
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 反応集積化手法を用いた簡便迅速なフラーレンの触媒的官能基化の開発2014

    • 著者名/発表者名
      金 鉄男
    • 学会等名
      新学術領域研究「集積反応化学」公開シンポジウム
    • 発表場所
      早稲田大学,東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Cu-Catalyzed C-H Amination of Hydrofullerenes Leading to 1,4-Difunctionalized Fullerenes2013

    • 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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Cu-Catalyzed C-H Amination of Hydrofullerenes Leading to 1,4-Difunctionalized Fullerenes2013

    • 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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Homogeneous and Heterogeneous Catalytic C(sp3)-H Bond Functionalization2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Yamamoto, Tienan Jin
    • 学会等名
      Innovation on Organic Synthesis: The 1st International Symposium on C-H Activation
    • 発表場所
      Peking University, China
    • 年月日
      2012-10-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [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
    • 出版者
      ㈱シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 山本研究室

    • URL

      http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/~yamamoto/index.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] Yamamoto Research Group

    • URL

      http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/~yamamoto/prof.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 外国

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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