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2015 年度 実施状況報告書

ベンゾジシラシクロブタジエンの汎用合成法が導く含ケイ素反芳香族性の新展開

研究課題

研究課題/領域番号 15K13635
研究機関東北大学

研究代表者

石田 真太郎  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (90436080)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード反芳香族性 / ジシラシクロブタジエン / ジシリン / 速度論的安定化
研究実績の概要

[1] 単離可能なジシリンとジブロモアレーン(アミノ基を持つ1,2-ジブロモベンゼン誘導体、ジブロモチオフェンおよびジブロモピリジン)との混合物を還元することで、ジシラシクロブタジエン誘導体の合成検討を行った。しかし反応は複雑であり、目的とするジシラシクロブタジエン誘導体は得られなかった。
[2]π拡張型のジシラシクロブタジエン誘導体の合成検討を進めた。単離可能なジシリンと2,3-ジブロモナフタレンを用いて還元反応を行うことで、対応するナフトジシラシクロブタジエンを安定な化合物として単離することに成功した。この化合物の炭素π電子系はベンゾジシラシクロブタジエンのものより拡張しているにもかかわらず、その最長波長吸収帯は短波長シフトしていた。この原因を分子軌道から考察し、ジシレン部位と芳香環部位との軌道間相互作用により説明出来ることを明らかにした。また、ナフトジシラシクロブタジエンの1H NMRスペクトルでは、ナフタレン環上のプロトンの高磁場シフトが認められた。これはジシレン部位がナフタレン環の反磁性環電流を減少させていることを示している。
[3]以上の結果を受け、本課題を進める上でベンゾジシラシクロブタジエン合成の反応機構を明らかにする必要があると考えた。そこで1,2-ジブロモベンゼンを用いた反応の詳細な生成物解析を行った結果、シラシクロプロパベンゼンやベンゾジシラシクロブテン骨格を持つブロモシラン類、ビフェニレンが副生していることが分かった。これらの副生成物の存在は、反応にベンザインが関与している事を示している。そしてシラシクロプロパベンゼン部位を持つジブロモシランを還元するとベンゾジシラシクロブタジエンが生成することを確認した。ベンザインの関与を明らかにした事は、今後種々の置換基を持つベンゾジシラシクロブタジエンを合成する上で極めて重要な知見と考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

これまで合成に成功しているベンゾジシラシクロブタジエンは、二つの不飽和ケイ素が化学的に等価であるもののみであり、非対称置換型のベンゾジシラシクロブタジエン誘導体の合成は現在の所成功していない。一方、今年度はナフトジシラシクロブタジエンの合成に成功し、構造及び分光学的データの取得に成功した。先に解明したベンゾジシラシクロブタジエンと性質を比較することで、特徴的な最長波長吸収帯の短波長シフトなど、興味深い性質を明らかにすることができた。また、ベンゾジシラシクロブタジエンの合成反応にベンザインが関与している事を生成物解析から明らかにした。この結果は本課題の遂行に関して重要な知見である。以上の様に、予想以上に研究が進展した部分もあれば、まだ解決していない問題もある。そのような状況を総合的に判断し、進捗状況はおおむね順調に推移していると判断した。

今後の研究の推進方策

[1]ベンザインの関与が明らかになったので、基質および反応条件の最適化による非対称置換ベンゾジシラシクロブタジエンの合成に挑戦する。具体的にはベンゼン上のハロゲン基の変更、反応温度をより下げるなどの工夫を行う。
[2]1,2-ジブロモナフタレンや1,8-ジブロモナフタレンを原料にしたナフトベンゾジシラシクロブタジエンやジシラアセナフテン等のナフタレン縮環ジシレンの合成を行い、縮環部位に依存した性質の変化、ジシレン部位が環電流に与える影響の解析などを行う。
[3]併せて、テトラブロモベンゼン、テトラブロモビフェニル、テトラブロモナフタレンを基質として用いる事で、ジシレン部位を複数持つ縮環ジシレンの合成を行い、ユニット数の増加による性質の変化、特に芳香族性の変化を構造およびNMRから明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

本年度はナフトベンゾジシラシクロブタジエンの合成を中心に進めた。合成単離を割と早い段階で達成し、その後は研究室所有の機器で行える測定等を行った。そのため条件検討に使用した薬品、使用したガラス器具などの種類が比較的少なかった。また、ナフトジシラシクロブタジエンの性質解明に注力したため、進める予定であった各種ジブロモアレーン類の試薬購入量が想定より少なくなった。以上の理由で次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

次年度使用額は翌年度分として請求した助成金と併せて適切に使用する。すなわち、物品費は本年度進める予定であった、原料となる各種ジブロモアレーン類、合成・分析に適したガラス器具等、次年度使用する予定の各種試薬等の購入費用として使用する。また、研究成果発表および研究打ち合わせのための旅費、資料作成補助のための人件費、その他学会参加登録費等として使用する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Hydrogen Bonds-Enabled Design of a C1-Symmetric Chiral Broensted Acid Catalyst2016

    • 著者名/発表者名
      Norie Momiyama, Kosuke Funayama, Hirofumi Noda, Masahiro Yamanaka, Naohiko Akasaka, Shintaro Ishida, Takeaki Iwamoto, and Masahiro Terada
    • 雑誌名

      ACS Catal.

      巻: 6 ページ: 949-956

    • DOI

      10.1021/acscatal.5b02079

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ferrocenyl-substituted Bicyclo[1.1.1]pentasilanes: Evaluation of Significant Interactions between Ferrocenyl Units and Rigid Silicon Cages2016

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kishimoto, Shintaro Ishida, and Takeaki Iwamoto
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 45 ページ: 235-237

    • DOI

      10.1246/cl.151089

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Persistent four-coordinate iron-centered radical stabilized by π-donation2016

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sunada, Shintaro Ishida, Fumiya Hirakawa, Yoshihito Shiota, Kazunari Yoshizawa, Shinji Kanegawa, Osamu Sato, Hideo
    • 雑誌名

      Chem. Sci.

      巻: 7 ページ: 191-198

    • DOI

      10.1039/C5SC02601F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Persistent Dialkylsilanone Generated by Dehydrobromination of Dialkylbromosilanol2015

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Ishida, Takashi Abe, Fumiya Hirakawa, Tomoyuki Kosai, Katsuhiro Sato, Mitsuo Kira, Takeaki Iwamoto
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 21 ページ: 15100-15103

    • DOI

      10.1002/chem.201501478)

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Transformation of azulenes to bicyclic [4]dendralene and heptafulvene derivatives by photochemical cycloaddition of dialkylsilylene2015

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Kosai, Shintaro Ishida, Takeaki Iwamoto
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 51 ページ: 10707-10709

    • DOI

      10.1039/C5CC03424H

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Synthesis, Properties, and Reactions of a Dialkyldisilyne2015

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Ishida,Ryutaro Sugawara,Yoshifumi Misawa,Takeaki Iwamoto
    • 学会等名
      The 5th Asian Silicon Symposium
    • 発表場所
      Lotte City Hotel Jeju, Jeju, Korea
    • 年月日
      2015-10-18 – 2015-10-21
    • 国際学会
  • [学会発表] 2配位リン、アンチモン、ビスマス中心ラジカルの長寿命化による15族化学の新展開2015

    • 著者名/発表者名
      石田真太郎
    • 学会等名
      第32回有機合成化学セミナー
    • 発表場所
      ニューウェルシティ湯河原、神奈川
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Fascinating silicon-containing double bonds from silicon versions of carbene and alkyne2015

    • 著者名/発表者名
      石田真太郎
    • 学会等名
      平成27年度化学系学協会東北大会
    • 発表場所
      弘前大学文教キャンパス、弘前、青森
    • 年月日
      2015-09-12 – 2015-09-13
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis, Structure, and Properties of Stable Benzodisilacyclobutadienes2015

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Ishida, Yoshifumi Misawa, Takeaki Iwamoto
    • 学会等名
      第62回有機金属化学討論会
    • 発表場所
      関西大学、吹田、大阪
    • 年月日
      2015-09-07 – 2015-09-09
  • [学会発表] A stable disilyne having bulky alkyl groups and its palladium and platinum complexes2015

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Ishida , Ryutaro Sugawara, Yoshifumi Misawa and Takeaki Iwamoto
    • 学会等名
      the 46th Silicon Symposium
    • 発表場所
      University of California, Davis, USA
    • 年月日
      2015-07-21 – 2015-07-25
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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