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2022 年度 実績報告書

特異な電子状態を発現するナノカーボンの設計と創成

研究課題

研究課題/領域番号 20H02711
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

荒谷 直樹  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (60372562)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード有機合成 / 有機半導体 / ナノカーボン / 曲面π共役系
研究実績の概要

本年度は、ピレンを構成ユニットとして0価ニッケルを用いたジハロピレン (あるいはジ擬ハロゲン化ピレン) の山本カップリング反応によって、様々な結合位置をもつ一連の直接結合型環状ピレン多量体の合成に成功し、ユニークな構造に由来する特異な機能の発現を明らかにした。大きな歪みエネルギーを駆動力とした反応や空孔を利用したホスト-ゲスト化学、不斉ねじれの発現、加熱による構造変換の制御など、シクロアリーレン特有の物性を見出した。
4,10位直接結合型環状ピレン多量体 (vCPn) の合成およびその構造的特性評価に成功した。ここでは5,9-ジヨードピレンを原料として用い、Ni(cod)2を用いたカップリング反応により、一連のvCPnを合成した。これらのvCPnはそれぞれ複数のアトロプ異性体を持っており、加熱による構造変換を確認した。これらの構造変化の機構を理解するために、1) (R,S,R,S,,,) の立体配置パターンが最も熱力学的に安定であり、2) 3つの連続する配座は避けられる、というシンプルな2つの仮説を提案し、実際に適用することで構造変換の仕組みを簡便に説明することができた。
さらに、これまでの成果に基づき安定でキラルな空間を構築する目的で7,7'-ビス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)-1,1'-ビピレニルを原料として、1,7-7',1'位直接結合型環状ピレン4量体 (cCP4) の合成を行った。cCP4は2ヶ所の軸不斉を有し、光学分割後にラセミ化しないため、中心の空孔にアキラルなゲスト分子を取り込むことでエネルギー移動または電荷移動による可視光領域のCPL発光が期待できる。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (40件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (20件) (うち国際共著 12件、 査読あり 20件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 9件)

  • [国際共同研究] ETH Zurich(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      ETH Zurich
  • [国際共同研究] ENS Paris-Saclay(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      ENS Paris-Saclay
  • [国際共同研究] Hunan Normal University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Hunan Normal University
  • [雑誌論文] A Series of Soluble Planar Oligorylenes up to Hexarylene2023

    • 著者名/発表者名
      Fujita Ryuichi、Yoshida Shoko、Kano Haruka、Matsuo Kyohei、Hayashi Hironobu、Yamada Hiroko、Aratani Naoki
    • 雑誌名

      Chinese Journal of Chemistry

      巻: 41 ページ: 1023~1027

    • DOI

      10.1002/cjoc.202200692

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Quadruply Bridged Non‐Offset Face‐to‐Face Porphyrin Dimer and Cross‐Shaped Pentameric Porphyrin Tapes Based on 2,7,12,17‐Tetrakis(pinacolatoboryl) Ni(II) Porphyrin2023

    • 著者名/発表者名
      Ye Meng、Deng Fangling、Xu Ling、Rao Yutao、Yin Bangshao、Zhou Mingbo、Kurosaki Ryo、Aratani Naoki、Osuka Atsuhiro、Song Jianxin
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 62 ページ: e202300260

    • DOI

      10.1002/anie.202300260

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An Atropisomerism Study of Large Cycloarylenes: [n]Cyclo‐4,10‐Pyrenylenes’ Case2023

    • 著者名/発表者名
      Kurosaki Ryo、Morimoto Hirofumi、Matsuo Kyohei、Hayashi Hironobu、Yamada Hiroko、Aratani Naoki
    • 雑誌名

      Chemistry -A European Journal

      巻: 29 ページ: e202203848

    • DOI

      10.1002/chem.202203848

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and properties of 10,20-bis(triisopropylsilylethynyl)-tetrabenzo-5,15-diazaporphine2023

    • 著者名/発表者名
      Sugano Yuki、Matsuo Kyohei、Hayashi Hironobu、Aratani Naoki、Yamada Hiroko
    • 雑誌名

      Journal of Porphyrins and Phthalocyanines

      巻: 27 ページ: A~I

    • DOI

      10.1142/S1088424622500766

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Four‐Electron Oxygen Reduction Selectivity of Clamp‐Shaped Cobalt(II) Porphyrin(2.1.2.1) Complexes2023

    • 著者名/発表者名
      Xue Songlin、Ryan Osterloh W.、Lv Xiaojuan、Liu Ningchao、Gao Yimei、Lei Haitao、Fang Yuanyuan、Sun Zhongti、Mei Peifeng、Kuzuhara Daiki、Aratani Naoki、Yamada Hiroko、Cao Rui、Kadish Karl M.、Qiu Fengxian
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 62 ページ: e202218567

    • DOI

      10.1002/anie.202218567

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Bent Dithienoporphyrin(2.1.2.1): Synthesis, Structure, Optical and Electronic Properties, and Metal Complexation2023

    • 著者名/発表者名
      Lv Xiaojuan、Morimoto Hirofumi、Liu Ningchao、Kuzuhara Daiki、Aratani Naoki、Yamada Hiroko、Qiu Fengxian、Xue Songlin
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 88 ページ: 3466~3473

    • DOI

      10.1021/acs.joc.2c02520

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Highly Robust and Antiaromatic Rhenium(I) Rosarin2023

    • 著者名/発表者名
      Lv Xiaojuan、Gao Hu、Wu Fan、Liu Ningchao、Ueno So、Yang Xiaoliang、Zhang Tao、Aratani Naoki、Yamada Hiroko、Qiu Fengxian、Shen Zhen、Xue Songlin
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 62 ページ: 4747~4751

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.3c00061

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On-surface synthesis and characterization of nitrogen-substituted undecacenes2022

    • 著者名/発表者名
      Eimre Kristjan、Urgel Jose I.、Hayashi Hironobu、Di Giovannantonio Marco、Ruffieux Pascal、Sato Shizuka、Otomo Satoru、Chan Yee Seng、Aratani Naoki、Passerone Daniele、Groning Oliver、Yamada Hiroko、Fasel Roman、Pignedoli Carlo A.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 ページ: 511

    • DOI

      10.1038/s41467-022-27961-1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Reversible Photoluminescence Control of Azobenzene Crystals by Light and Heat Stimulation2022

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi Mitsuaki、Okaji Miho、Aratani Naoki、Yamada Hiroko、Masuo Sadahiro
    • 雑誌名

      ChemPhotoChem

      巻: 6 ページ: e202100301

    • DOI

      10.1002/cptc.202100301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Planar meso-Aryl Rosarins: A Reversible Antiaromatic/Aromatic Interconversion2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Ningchao、Morimoto Hirofumi、Wu Fan、Lv Xiaojuan、Xiao Bentian、Kuzuhara Daiki、Pan Jianming、Qiu Fengxian、Aratani Naoki、Shen Zhen、Yamada Hiroko、Xue Songlin
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 24 ページ: 3609~3613

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.2c01147

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of porphyrin(2.1.2.1) with embedded naphthalene2022

    • 著者名/発表者名
      Lv Xiaojuan、Liu Ningchao、Xiao Bentian、Morimoto Hirofumi、Kuzuhara Daiki、Aratani Naoki、Yamada Hiroko、Qiu Fengxian、Xue Songlin
    • 雑誌名

      Journal of Porphyrins and Phthalocyanines

      巻: 26 ページ: 510~516

    • DOI

      10.1142/S1088424622500390

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A porphyrin(2.1.2.1) bis-boron complex as a deep-red AIE luminophore induced by intermolecular F-π interaction2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Ningchao、Lv Xiaojuan、Xiao Bentian、Kuzuhara Daiki、Mei Peifeng、Aratani Naoki、Yamada Hiroko、Qiu Fengxian、Pan Jianming、Xue Songlin
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 51 ページ: 9606~9610

    • DOI

      10.1039/d2dt01289h

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Polyazaacene and Cyclazaacene Precursors Synthesized by Dehydration Condensation from a Versatile Bis‐α‐diketone Unit Having an Anthracene Skeleton2022

    • 著者名/発表者名
      Chan Yee Seng、Hayashi Hironobu、Sato Shizuka、Kasahara Shoma、Matsuo Kyohei、Aratani Naoki、Yamada Hiroko
    • 雑誌名

      European Journal of Organic Chemistry

      巻: 2022 ページ: e202200621

    • DOI

      10.1002/ejoc.202200621

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On-surface synthesis of hydroxy-functionalized graphene nanoribbons through deprotection of methylenedioxy groups2022

    • 著者名/発表者名
      Ohtomo Manabu、Hayashi Hironobu、Shiotari Akitoshi、Kawamura Mayu、Hayashi Ryunosuke、Jippo Hideyuki、Yamaguchi Junichi、Ohfuchi Mari、Aratani Naoki、Sugimoto Yoshiaki、Yamada Hiroko、Sato Shintaro
    • 雑誌名

      Nanoscale Advances

      巻: 4 ページ: 4871~4879

    • DOI

      10.1039/d2na00031h

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Seeing Is Believing: A Wavy N-Heteroarene with 20 Six-Membered Rings Linearly Annulated in a Row2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zhongbo、Wang Zilong、Aratani Naoki、Zhu Xiaozhang、Zhang Qichun
    • 雑誌名

      CCS Chemistry

      巻: 4 ページ: 3491~3496

    • DOI

      10.31635/ccschem.022.202202013

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Phosphaacene as a structural analogue of thienoacenes for organic semiconductors2022

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Kyohei、Okumura Rina、Hayashi Hironobu、Aratani Naoki、Jinnai Seihou、Ie Yutaka、Saeki Akinori、Yamada Hiroko
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 ページ: 13576~13579

    • DOI

      10.1039/d2cc05122b

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bottom-Up Synthesis of Multiply Fused Pd(II) Anthriporphyrinoids2022

    • 著者名/発表者名
      Ge Xinrun、Rao Yutao、Xu Ling、Zhou Mingbo、Kurosaki Ryo、Aratani Naoki、Osuka Atsuhiro、Song Jianxin
    • 雑誌名

      ACS Central Science

      巻: 8 ページ: 1627~1632

    • DOI

      10.1021/acscentsci.2c01218

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Exploration of Alkyl Group Effects on the Molecular Packing of 5,15-Disubstituted Tetrabenzoporphyrins toward Efficient Charge-Carrier Transport2022

    • 著者名/発表者名
      Jeong Eunjeong、Ito Tatsuya、Takahashi Kohtaro、Koganezawa Tomoyuki、Hayashi Hironobu、Aratani Naoki、Suzuki Mitsuharu、Yamada Hiroko
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 14 ページ: 32319~32329

    • DOI

      10.1021/acsami.2c07313

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Nitro-Rich Small-Molecule-Based Organic Cathode Material for Effective Rechargeable Lithium Batteries2022

    • 著者名/発表者名
      Shi Yongqiang、Lin Yilin、Kang Fangyuan、Aratani Naoki、Huang Weiwei、Zhang Qichun
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 15 ページ: 1227~1233

    • DOI

      10.1021/acsami.2c18869

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Porphyrin(2.1.2.1) rhenium(I) complexes: Synthesis, structures, properties, and dipyrrin act as bipyridyl-like ligand2022

    • 著者名/発表者名
      Xue Songlin、Lv Xiaojuan、Liu Ningchao、Morimoto Hirofumi、Xiao Bentian、Aratani Naoki、Kuzuhara Daiki、Yamada Hiroko、Qiu Fengxian
    • 雑誌名

      Journal of Coordination Chemistry

      巻: 75 ページ: 2677~2691

    • DOI

      10.1080/00958972.2022.2146498

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 骨格ゆがみの小さなヘキサリレンビスイミドの合成2023

    • 著者名/発表者名
      吉田 祥子・山田 容子・荒谷 直樹
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] Synthesis and photophysical properties of chiral 1,7-7’,1’-cyclopyrenylene oligomers2023

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kurosaki, Remi Metivier, Hiroko Yamada, and Naoki Aratani
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] コラニュレンに基づく球状ナノカーボンの創成2022

    • 著者名/発表者名
      荒谷 直樹・加納 春華・山田 容子
    • 学会等名
      第5回動的エキシトン領域会議
  • [学会発表] ジベンゾジメチルジヒドロピレンの新規合成法の開拓とフォトクロミック反応2022

    • 著者名/発表者名
      荒谷 直樹・森本 裕詞・山田 容子
    • 学会等名
      2022年光化学討論会
  • [学会発表] ジベンゾジヒドロピレンの新規合成法と光異性化2022

    • 著者名/発表者名
      森本裕詞, 松尾恭平, 山田容子, 荒谷直樹
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 有機電界効果トランジスタへの応用を志向したホスファアセンの合成2022

    • 著者名/発表者名
      松尾恭平・奥村莉奈・荒谷直樹・山田容子
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 可逆的ボロン酸エステル形成を利用した環状分子の合成:異性体の分離効果2022

    • 著者名/発表者名
      笠原彰真・林 宏暢・荒谷 直樹・山田 容子
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] ジケトンとジアミンとの脱水縮合反応を用いた大環状分子の合成2022

    • 著者名/発表者名
      南野直人・林宏暢・荒谷直樹・山田容子
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] Unique Properties of 1,8-Cyclic Pyrene Oligomers2022

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kurosaki, Hiroko Yamada, Naoki Aratani
    • 学会等名
      7th IRP NanoSynergetics2 Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and Chiroptical Properties of Corannulene Cages2022

    • 著者名/発表者名
      H. Kano, M. Fujiki, H. Yamada, N. Aratani
    • 学会等名
      28th IUPAC Photochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Global aromaticity of photochromic dibenzodihydropyrene2022

    • 著者名/発表者名
      H. Morimoto, K. Matsuo, H. Yamada, N. Aratani
    • 学会等名
      28th IUPAC Photochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Chiroptical properties of a twisted cyclopentapyrenylene2022

    • 著者名/発表者名
      R. Kurosaki, M. Fujiki, H. Yamada, N. Aratani
    • 学会等名
      28th IUPAC Photochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Azulene-alternative Rylenes: Neutral and Non-radical Planar Pure Hydrocarbons with Near-infrared Absorption2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Aratani, Keiji Uehara, Haruka Kano, Ryuichi Fujita, Shoko Yoshida, and Hiroko Yamada
    • 学会等名
      25th IUPAC Conference on Physical Organic Chemistry (ICPOC25)
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel Conjugative Covalent Molecular Cages Based on Corannulene2022

    • 著者名/発表者名
      Haruka Kano, Hiroko Yamada, Naoki Aratani
    • 学会等名
      The 19th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA19)
    • 国際学会
  • [学会発表] Photochromic behaviour and Global Aromaticity of Dibenzodihydropyrene2022

    • 著者名/発表者名
      H. Morimoto, K. Matsuo, H. Yamada, N. Aratani
    • 学会等名
      The 19th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA19)
    • 国際学会
  • [学会発表] A Directly-linked Cyclic Pyrene Tetramer as a Back-to-back Receptor for Two Fullerenes2022

    • 著者名/発表者名
      R. Kurosaki, H. Yamada, N. Aratani
    • 学会等名
      The 19th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA19)
    • 国際学会
  • [学会発表] Azulene-alternative Rylenes: Neutral and Non-radical Planar Pure Hydrocarbons with Near-infrared Absorption Beyond 1300 nm2022

    • 著者名/発表者名
      Naoki Aratani, Keiji Uehara, Haruka Kano, Ryuichi Fujita, Shoko Yoshida, and Hiroko Yamada
    • 学会等名
      The 19th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA19)
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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