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2019 年度 実績報告書

弱い相互作用を用いた3次元π共役分子のナノ構造制御と機能開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18K14200
研究機関京都大学

研究代表者

橋川 祥史  京都大学, 化学研究所, 助教 (80804343)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード水分子 / 水素結合 / 緩和時間 / 回転運動 / 核磁気共鳴
研究実績の概要

開口フラーレン誘導体の開口部以外での反応例はきわめて限られており,アントラセンとのDiels-Alder反応をモデルとし,内包された水素分子を磁気プローブとして用いることにより,その位置選択性について評価した.高磁場領域の1H NMR測定の結果,10種類程度の生成物が生成していることがわかり,NICS計算の結果と比較することにより,容易にそれらの構造を推定することができた.そのうち3種類の異性体の単離・構造決定に成功し,最も高い生成比を示した異性体は,単結晶構造解析の結果,付加したアントラセン部位において,隣接する分子のπ曲面を包摂したホスト-ゲスト構造をもつことがわかった.
OH/π相互作用は分子認識や高次集積構造の構築に必要なもっとも重要な相互作用の1つであるが,その結合形成の物理的起源については明らかにされていなかった.そこで,二重結合と水分子の座標が空間的に固定化されたモデル分子を設計・合成し,その特性を水分子のNMR特性ならびに理論計算により評価した.NMR測定の結果,水分子の1Hシグナルは温度降下とともに低磁場シフトし,その縦緩和時間は著しく長くなることがわかった.この緩和過程はスピン-回転機構により説明することができ,OH/π相互作用に起因するエネルギーは約0.3 kcal/molであることが実験的に決定された.さらに,水分子の配向が静電相互作用および軌道間相互作用に大きく影響を与えることがわかった.

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Probing the Regioselectivity with Encapsulated H2: Diels-Alder Reaction of an Open-Cage C60 Derivative with Anthracene2019

    • 著者名/発表者名
      Hashikawa Yoshifumi、Murata Yasujiro
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 25 ページ: 2482~2485

    • DOI

      10.1002/chem.201806030

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rotational Motion and Nuclear Spin Interconversion of H2O Encapsulated in C60Appearing in the Low-Temperature Heat Capacity2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Hal、Nakano Motohiro、Hashikawa Yoshifumi、Murata Yasujiro
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 10 ページ: 1306~1311

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.9b00311

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tuneable single-molecule electronic conductance of C60 by encapsulation2019

    • 著者名/発表者名
      Fujii Shintaro、Cho Haruna、Hashikawa Yoshifumi、Nishino Tomoaki、Murata Yasujiro、Kiguchi Manabu
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 21 ページ: 12606~12610

    • DOI

      10.1039/C9CP02469G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] H2O/Olefinic-π Interaction inside a Carbon Nanocage2019

    • 著者名/発表者名
      Hashikawa Yoshifumi、Murata Yasujiro
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141 ページ: 12928~12938

    • DOI

      10.1021/jacs.9b06759

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Propeller-Shaped Aluminum Complexes with an Azaperylene Core in the Ligands2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukao Masahiro、Hashikawa Yoshifumi、Toyama Nana、Muraoka Masahiro、Murata Michihisa、Sasamori Takahiro、Wakamiya Atsushi、Murata Yasujiro
    • 雑誌名

      Inorganics

      巻: 7 ページ: 109~109

    • DOI

      10.3390/inorganics7090109

    • 査読あり
  • [学会発表] Dynamic Behavior of a Water Molecule Entrapped inside Caged Carbon-Cluster C60 Derivatives2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Hashikawa, Yasujiro Murata
    • 学会等名
      日本化学会 第100春季年会
  • [学会発表] Cage Expansion from C70 to C75N Skeletons: Synthesis and Purification2020

    • 著者名/発表者名
      Sheng Zhang, Yoshifumi Hashikawa, Takashi Hirose, Yasujiro Murata
    • 学会等名
      日本化学会 第100春季年会
  • [学会発表] 過酸化水素を内包した開口フラーレンC60誘導体の合成2020

    • 著者名/発表者名
      井手 雄紀,長谷川 翔大,安達 愛結美,橋川 祥史,廣瀬 崇至,村田 靖次郎
    • 学会等名
      日本化学会 第100春季年会
  • [学会発表] C=CまたはC=N結合を開口部にもつ開口フラーレンC60誘導体の反応性2020

    • 著者名/発表者名
      木崎 和郎,金 揆善,橋川 祥史,廣瀬 崇至,村田 靖次郎
    • 学会等名
      日本化学会 第100春季年会
  • [学会発表] らせん型π共役分子に連結したピレンダイマーの合成と円偏光発光特性2020

    • 著者名/発表者名
      小山 智永,廣瀬 崇至,橋川 祥史,村田 靖次郎
    • 学会等名
      日本化学会 第100春季年会
  • [学会発表] Development of a Method for Large Scale Synthesis of H2O@C60 Using a Triazine Derivative2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuro Kizaki, Kim Kyusun, Yoshifumi Hashikawa, Takashi, Hirose, Yasujiro Murata
    • 学会等名
      IRCCS The 3rd Joint International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] 水内包フラーレンにおける巨大ゼーベック効果2019

    • 著者名/発表者名
      小嶋 晃平,阿部 竜,小島 広孝,Jung Min-Cherl,辨天 宏明,橋川 祥史,村田 靖次郎,中村 雅一
    • 学会等名
      第80回 応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] C60フラーレンに閉じ込められた単一水分子の電子誘起分子振動2019

    • 著者名/発表者名
      杜 少卿,橋川 祥史,村田 靖次郎,平川 一彦
    • 学会等名
      第80回 応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] 水分子内包C60誘導体を用いた分子内OH/π相互作用の解析2019

    • 著者名/発表者名
      橋川 祥史,村田 靖次郎
    • 学会等名
      第30回 基礎有機化学討論会
  • [学会発表] オレフィン架橋型開口フラーレン2量体の合成とX線構造2019

    • 著者名/発表者名
      岡本 脩生,橋川 祥史,廣瀬 崇至,村田 靖次郎
    • 学会等名
      第30回 基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 過酸化水素およびアセトニトリルを内包した開口フラーレン誘導体の合成2019

    • 著者名/発表者名
      井手 雄紀,長谷川 翔大,安達 愛結美,橋川 祥史,廣瀬 崇至,村田 靖次郎
    • 学会等名
      第30回 基礎有機化学討論会
  • [学会発表] トリアジン誘導体を用いたH2O@C60の大量合成法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      木崎 和郎,金 揆善,橋川 祥史,廣瀬 崇至,村田 靖次郎
    • 学会等名
      第30回 基礎有機化学討論会
  • [学会発表] Expansion of Fullerene C60 Cage to C65N, C64N and C70N2 Skeletons2019

    • 著者名/発表者名
      Sheng Zhang,Yoshifumi Hashikawa,Takashi Hirose,Yasujiro Murata
    • 学会等名
      第30回 基礎有機化学討論会
  • [学会発表] NO分子を内包した開口フラーレンの低温熱容量2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木 晴,堀井 洋司,宮崎 裕司,中野 元裕,長谷川 翔大,橋川 祥史,村田 靖次郎
    • 学会等名
      第55回熱測定討論会
  • [学会発表] Charge Dependent Vibration of a Single Water Molecule Encapsulated in a C60 Fullerene2019

    • 著者名/発表者名
      ShaoQing Du, Yoshifumi Hashikawa, Ikutaro Hamada, Yasujiro Murata, Kazuhiko Hirakawa
    • 学会等名
      International Symposium on Hybrid Quantum Systems 2019 (HQS 2019)
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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