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2020 年度 実績報告書

シクロパラフェニレンの炭素-炭素結合開裂を鍵とした環状π共役高分子の合成

研究課題

研究課題/領域番号 18H01962
研究機関京都大学

研究代表者

茅原 栄一  京都大学, 化学研究所, 助教 (10610553)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード曲面状π共役分子 / 環状π共役分子 / シクロパラフェニレン / メビウストポロジー / ねじれ / アルケン / 環状π共役オリゴマー / 環状π共役高分子
研究実績の概要

前世紀の終わりのフラーレンC60の発見以降、曲面構造を有するπ共役分子は、歪んだπ共役系に由来する特徴的な電子物性、構造特性、化学的な反応性といった基礎科学的な観点や、次世代有機電子材料としての可能性から大きな注目を集めている。なかでも、研究代表者は、シクロパラフェニレン (CPP) をはじめとした環状π共役分子の実用的な合成法を開発するとともに、CPPを試薬として市販化することに成功している。それに対し、本年度は、ねじれた骨格を持つ環状π共役分子の合成と物性解明に興味を持ち、検討を行った。
すなわち、直交するπ電子系を融合すると、π共役のねじれが生じる。そのようなπ共役分子のトポロジーの変化は、新たな物性発現の可能性から興味深い。CPPは放射状に広がった面内π軌道を持つことから、平面状のπ共役分子と融合することで、メビウストポロジーなどの捻じれ分子の合成について検討した。その結果、CPPにアルケン、あるいはオルトフェニレンを1、及び2分子挿入させた1, 2の合成に成功した。結晶状態において、1, 2ともにパラフェニレンの回転は抑制されており、1のπ平面がメビウストポロジーを持っていることを明らかにした。一方、2は2回捻じれ構造を取り得るが、結晶中では捩じれを持たない構造であることが分かった。さらに、1は捩れているのにも拘らず、面内で共役しており、CPPと同様に環サイズが小さいほどHOMO-LUMOギャップが小さくなる興味深い分子であることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] 1,3-Diradicals Embedded in Curved Paraphenylene Units: Singlet versus Triplet State and In-Plane Aromaticity2021

    • 著者名/発表者名
      Miyazawa Yuki、Wang Zhe、Matsumoto Misaki、Hatano Sayaka、Antol Ivana、Kayahara Eiichi、Yamago Shigeru、Abe Manabu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 ページ: 7426~7439

    • DOI

      10.1021/jacs.1c01329

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Twisted [N]Cycloparaphenylenes by Alkene Insertion2021

    • 著者名/発表者名
      Terabayashi Tomoaki、Kayahara Eiichi、Mizuhata Yoshiyuki、Tokitoh Norihiro、Nishinaga Toru、Kato Tatsuhisa、Yamago Shigeru
    • 雑誌名

      ChemRxiv

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.26434/chemrxiv.14547384

  • [雑誌論文] Selective and Gram-Scale Synthesis of [8]Cycloparaphenylene2020

    • 著者名/発表者名
      Kawanishi Tatsuya、Ishida Kosuke、Kayahara Eiichi、Yamago Shigeru
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 85 ページ: 2082~2091

    • DOI

      10.1021/acs.joc.9b02844

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Syntheses of Tetrasubstituted [10]Cycloparaphenylenes by a Pd‐catalyzed Coupling Reaction. Remarkable Effect of Strain on the Oxidative Addition and Reductive Elimination2020

    • 著者名/発表者名
      Kayahara Eiichi、Nakano Masaya、Sun Liansheng、Ishida Kosuke、Yamago Shigeru
    • 雑誌名

      Chemistry ? An Asian Journal

      巻: 15 ページ: 2451~2455

    • DOI

      10.1002/asia.202000711

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast Exciton Self‐Trapping and Delocalization in Cycloparaphenylenes: The Role of Excited‐State Symmetry in Electron‐Vibrational Coupling2020

    • 著者名/発表者名
      Kim Juno、Kishi Ryohei、Kayahara Eiichi、Kim Woojae、Yamago Shigeru、Nakano Masayoshi、Kim Dongho
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 ページ: 16989~16996

    • DOI

      10.1002/anie.202006066

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis and Properties of a Cyclohexa‐2,7‐anthrylene Ethynylene Derivative2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuki Hironori、Okubo Keisuke、Takaki Yuta、Niihori Yoshiki、Mitsui Masaaki、Kayahara Eiichi、Yamago Shigeru、Kobayashi Kenji
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 60 ページ: 998~1003

    • DOI

      10.1002/anie.202012120

    • 査読あり
  • [学会発表] 環状白金錯体を用いたデヒドロ[2.2]シクロファン誘導体の合成2022

    • 著者名/発表者名
      張逸辰、茅原栄一、山子茂
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 環状白金錯体を用いた環状パラフェニレンジケトンの直接合成2022

    • 著者名/発表者名
      森隆博、茅原栄一、加藤立久、山子茂
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] ねじれ構造を持つアルケン挿入環状パラフェニレンの合成と物性2021

    • 著者名/発表者名
      茅原栄一、寺林智昭、山子茂
    • 学会等名
      第31回 基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 環状白金錯体を用いたテトラヒドロ[2,2]パラシクロファンの合成2021

    • 著者名/発表者名
      張逸辰、寺林智昭、茅原栄一、山子茂
    • 学会等名
      第67回有機金属化学討論会
  • [学会発表] 環状パラフェニレンジケトンの還元と生成物の同定2021

    • 著者名/発表者名
      森隆博、茅原栄一、加藤立久、山子茂
    • 学会等名
      第31回 基礎有機化学討論会
  • [学会発表] トポロジカルπ共役分子の合成と物性2020

    • 著者名/発表者名
      茅原栄一
    • 学会等名
      第40回有機合成若手セミナー 明日の有機合成を担う人のために
    • 招待講演
  • [学会発表] トポロジーに基づく曲面π共役分子の合成2020

    • 著者名/発表者名
      茅原栄一
    • 学会等名
      2020KIPS若手高分子シンポジウム
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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