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2016 年度 実施状況報告書

らせん状グラフェンナノリボン分子群の合成

研究課題

研究課題/領域番号 16K05681
研究機関東京大学

研究代表者

松野 太輔  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (80749143)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードグラフェンナノリボン / らせん構造 / 超分子
研究実績の概要

本研究課題は,「原子欠損グラフェン構造による "twisted ribbon" 型らせん構造の誘起」という戦略によりらせん状グラフェンナノリボン分子という新たな化合物群の構築・機能探索を目指すものである.以下の4つの研究項目を主な項目として掲げた.すなわち,[項目1]合成と構造解析,[項目2]超分子集積体の形成,[項目3]有機合成反応への応用,[項目4]有機分子デバイスへの応用,である.研究初年度となる本年は,[項目1]と[項目2]について検討を進めた.現在までに,合成前駆体となる分子の効率的な合成法を確立することに成功した.さらに,合成を計画したらせん状グラフェンナノリボン分子のうちの一つの合成に成功し,その溶液中での挙動の解析を進めることができた.また,本研究課題に深く関連する成果として,有限長カーボンナノチューブ分子とダンベル状フラーレン二量体からなる超分子錯体の形成に成功し,Angew. Chem. Int. Ed. 誌に報告した.溶液中でのNMR測定やX線結晶構造解析を駆使することで,「二輪型分子ベアリング」とみなすことのできる特異な2:1錯体を形成することを明らかにした.さらにこの系は有限長ナノチューブ分子の末端の立体構造の相補性に起因する,ファンデルワールス力のみによる自己選別挙動を示すことを明らかにした.これは本研究課題の[項目2]である,らせん状グラフェンナノリボン分子の超分子集積体の形成との関連が特に深く,この挙動の解明は今後の展開に大いに資する成果である.

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

当初の計画では,研究初年度となる本年は[項目1]合成と構造解析,[項目2]超分子集積体の形成を主として進める予定であった.[項目1]に関しては,当初の計画より若干遅れているものの,目的化合物のうち1つの合成を完了し,また他の目的化合物の前駆体の合成法も確立していることから,計画から大幅な遅れはないと考えている.さらに,合成に成功した目的化合物を用いて[項目2]の検討も進めており,溶液中での超分子錯体形成の挙動をNMRの温度・濃度依存性から解析することに成功するなど,こちらは当初の予定以上に進展している.以上を併せ,全体としては「(2)おおむね順調に進展している」と判断した.

今後の研究の推進方策

今後は,まず[項目1]合成と構造解析の早期の完了を目指す.合成経路に大きな問題はないと考えており,反応条件の最適化を行い,一連の目的化合物の合成を試みる.続いて,[項目2]超分子集積体の形成 をさらに進める.超分子集積体の具体的な分子構造を明らかにすることなどを目指す.さらに,発展的項目である[項目3]有機合成反応への応用,[項目4]有機分子デバイスへの応用へと徐々に進める予定である.

次年度使用額が生じた理由

申請者の異動,実験室立ち上げのため一時実験の進行に送れが生じ,予定よりも試薬・物品等の支出額が少なくなってしまったため.

次年度使用額の使用計画

次年度使用額は試薬・物品費として使用する予定である.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Self-sorting of two hydrocarbon receptors with one carbonaceous ligand2016

    • 著者名/発表者名
      Matsuno, T.; Sato, S.; Yokoyama, A.; Kamata, S.; Isobe, H.
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 55 ページ: 15339-15343.

    • DOI

      10.1002/anie.201609444

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Self-sorting of two hydrocarbon receptors with one carbonaceous ligand2017

    • 著者名/発表者名
      松野太輔,佐藤宗太,横山温和,鎌田翔,磯部寛之
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-19
  • [学会発表] Self-sorting of two hydrocarbon receptors with one carbonaceous ligand2016

    • 著者名/発表者名
      Matsuno, T.; Sato, S.; Yokoyama, A.; Kamata, S.; Isobe, H.
    • 学会等名
      16th Tateshina conference on organic chemistry
    • 発表場所
      蓼科フォーラム(長野県茅野市)
    • 年月日
      2016-11-12 – 2016-11-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Ternary complexes composed of hydrocarbon receptors and carbonaceous ligand2016

    • 著者名/発表者名
      Matsuno, T.; Sato, S.; Yokoyama, A.; Isobe, H.
    • 学会等名
      International Symposium on the Synthesis and Application of Curved π-Molecules and Materials II (CURO-π II)
    • 発表場所
      Eugene (USA)
    • 年月日
      2016-09-12 – 2016-09-12
    • 国際学会
  • [学会発表] 芳香族炭化水素レセプターと炭素性リガンドからなる三元会合体の構築2016

    • 著者名/発表者名
      松野太輔,佐藤宗太,横山温和,磯部寛之
    • 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(広島県広島市)
    • 年月日
      2016-09-02 – 2016-09-02
  • [備考] 物理有機化学研究室

    • URL

      http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/physorg/Main/Top.html

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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