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2021 年度 実績報告書

巨大湾曲π電子系空間を有するドーム状ナノカーボン分子の設計・合成

研究課題

研究課題/領域番号 20K15254
研究機関東京大学

研究代表者

池本 晃喜  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 講師 (30735600)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワードナノカーボン / 構造化学 / 空間 / ドーム状構造
研究実績の概要

フラーレンやカーボンナノチューブの発見以降,湾曲π電子系からなる非平面構造を有したナノカーボンは,その審美性のみならず,湾曲π電子系からなる特異な空間を有するために一大巨大研究分野を築いている.しかしながら,これら湾曲π電子系空間の特異性について,原子・分子レベルでの精密な「構造化学」に立脚して議論している例はほとんどない.このような背景を踏まえ,本研究では,「1,3,5-三置換ベンゼンユニット (フェナイン) をカップリングで連結する」という独自の合成戦略に基づき,巨大湾曲π電子系空間を有するドーム状ナノカーボン分子を設計・合成する.さらに,その巨大湾曲π電子系空間の特性を「構造化学」に立脚して解明することを目的とする.
本年度も,これまでに得られたドーム状ナノカーボン分子の合成戦略に関する知見を活かしつつ,様々なナノカーボン分子群の創生を行った.具体的には以下の成果を挙げた.1. 「カップリング反応による金属鋳型多量化を用いた大環状化法」を開発し,金属ドープ型ドーム状ナノカーボン分子の合成を達成した (J. Am. Chem. Soc.誌に報告).2.ピリジン窒素8個,ピロール窒素16個を精密にドープしたシリンダー状ナノカーボン分子の合成を達成し,ドナー・アクセプター構造に由来した電子的および光学的特性を明らかにした(Angew. Chem. Int. Ed.誌に報告).3.π電子系空間に関しての着眼に基づき,平面三方構造ユニットを三次元的にネットワーク化した「ダイアモンドの双子の分子」の合成を達成した(Proc. Natl. Acad. Sci. USA誌に報告).以上のように,巨大なπ電子系空間を有するドーム状ナノカーボン分子の合成を基盤とし,さらに特異なπ電子系空間を有するナノカーボン分子群の創生,その電子的・工学的な物性の解明にまで研究を展開することが出来た.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] A minimal cage of a diamond twin with chirality2022

    • 著者名/発表者名
      Fukunaga Toshiya M.、Kato Takahide、Ikemoto Koki、Isobe Hiroyuki
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 ページ: e2120160119

    • DOI

      10.1073/pnas.2120160119

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Activation of Positive Cooperativity by Size‐Mismatch Assembly via Inclination of Guests in a Single‐Site Receptor2022

    • 著者名/発表者名
      Matsuno Taisuke、Takahashi Kanato、Ikemoto Koki、Isobe Hiroyuki
    • 雑誌名

      Chemistry - An Asian Journal

      巻: 17 ページ: e202200076

    • DOI

      10.1002/asia.202200076

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metal-Templated Oligomeric Macrocyclization via Coupling for Metal-Doped π-Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Yang Seungmin、Miyachi Akira、Matsuno Taisuke、Muto Hitomi、Sasakawa Hiroaki、Ikemoto Koki、Isobe Hiroyuki
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 ページ: 15017~15021

    • DOI

      10.1021/jacs.1c08712

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Defective Nanotube Molecule of C<sub>552</sub>H<sub>496</sub>N<sub>24</sub> with Pyridinic and Pyrrolic Nitrogen Atoms2021

    • 著者名/発表者名
      Ikemoto Koki、Harada Shotaro、Yang Seungmin、Matsuno Taisuke、Isobe Hiroyuki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 61 ページ: e202114305

    • DOI

      10.1002/anie.202114305

    • 査読あり
  • [学会発表] キラルなフェナインナノケージの設計・合成2022

    • 著者名/発表者名
      福永隼也,加藤昂英,池本晃喜,磯部寛之
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] 多角形組立戦略によるフェナインナノカーボン分子の合成2022

    • 著者名/発表者名
      美尾樹,池本晃喜,佐藤宗太,磯部寛之
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] 「金属鋳型多量化をカップリング反応に用いた大環状化法」による金属ドープ型ナノカーボン分子合成2022

    • 著者名/発表者名
      池本晃喜,梁承民,宮地景,松野太輔,武藤仁美,笹川拡明,磯部寛之
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] 金属鋳型多量化をカップリング反応に用いた大環状化法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      宮地景,梁承民,松野太輔,武藤仁美,笹川拡明,池本晃喜,磯部寛之
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] ピリジン及びピロール窒素を有するC552H496N24組成の周期孔ナノチューブ分子2022

    • 著者名/発表者名
      原田昌太朗,池本晃喜,梁承民,松野太輔,磯部寛之
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] Synthesis of a hemispherical geodesic phenine framework by a polygon assembling strategy2021

    • 著者名/発表者名
      Mio,T.; Ikemoto,K.; Sato,S.; Isobe,H.
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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