計画研究
本研究では、湾曲した拡張π電子系を有するフラーレン内部の高次π空間に常磁性金属原子を取り込んだ金属内包フラーレンを鍵物質とし、その高効率で高選択的な化学修飾法の開発を行うと共に機能性金属内包フラーレンを合成する。得られた機能性金属内包フラーレンを超分子的に配列し、磁性-伝導ハイブリッド素子へと展開する。前年度に引き続き、炭素ケージや内包原子にスピンを有する常磁性内包フラーレン(La@C_<82>、Ce_2@C_<80>、Ce@C_<82>)を大量合成し、我々が開発した簡便分離法を用いて効率的にこれら常磁性内包フラーレンの精製を行った。また、窒素クラスターを炭素ケージに内包する金属内包フラーレンLu_3N@C_<80>、および高い磁性が期待されるGd_3N@C_<80>の合成を試みた。合成した内包フラーレン等を用いて化学反応性の解明を行うと共に化学修飾による誘導体の合成を行った。内包フラーレンに対し、アダマンチルカルベン、アゾメチンイリド、シクロペンタジエンを用いた反応を行い、高効率および高選択的に化学修飾できることを明らかにした。また、一付加誘導体へのさらなる付加反応で、高選択的に二付加誘導体を合成することにも成功した。申請者らはこれまでの研究により、金属内包フラーレンに対し化学修飾を行うことでフラーレンケージ内内部の静電ポテンシャルが変化し、それに応じて内包金属の動きが変化することを明らかにしてきたが、この内包金属の動きの変化は二番目、三番目の付加に対し段階的且つ位置選択的な反応をもたらすことを実験的にも見出した。これは、高度に制御された化学修飾による金属内包フラーレンの機能化を目標とする本研究にとって重要な意義をもつ結果である。
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