• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実績報告書

八員環構築を要とした周期性三次元ナノカーボンの精密合成

研究課題

研究課題/領域番号 21J14284
研究機関名古屋大学

研究代表者

松原 聡志  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
キーワードナノカーボン / 量子化学計算
研究実績の概要

本年度は八員環構築反応の機構解明研究と周期性三次元ナノカーボンの合成検討を行った。これまでに開発した八員環構築反応による周期性三次元ナノカーボンの合成を検討したが、基質適用範囲や立体選択性が乏しいことが問題となり目的とする構造をもつナノカーボンを合成することができなかった。そこで八員環構築反応の機構を解明することでこれを解決しようと試みた。これまでに得られた実験結果から推測した反応機構について量子化学計算を用いてその妥当性を検討した。しかし計算手法として頻用されるDFT法を用いた場合は実験結果を定量的に再現するエネルギー値を得ることができなかった。具体的には環化クロスカップリングで発現するクロス選択性を定量的に再現することが困難となった。そこでより適切なエネルギー値を与える計算手法について精査を行った。その結果、高精度なエネルギー値を効率的に与える波動関数計算手法を見出し(DLPNO-CCSD(T))、これを円滑に実行できる研究環境の整備を行った。波動関数計算を用いて計算を実行した結果、実験結果をかなり定量的に再現できるエネルギー値を得ることができた。これによって反応中間体や遷移状態の構造や軌道について詳細な情報を得ることができ、クロス選択性の起源も解明しつつある。さらに得られた知見をもとに、周期性三次元ナノカーボンの合成に欠かせない、八員環構築反応の基質適用範囲の拡大や立体選択性の向上について検討を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

八員環構築反応の基質適用範囲や立体選択性が乏しいことが問題となり周期性三次元ナノカーボンを合成することができなかった。機構解明研究によりこれを解決することを目指す。

今後の研究の推進方策

引き続き八員環構築反応の機構解明研究に取り組む。機構解明研究により明らかとなる触媒サイクルをもとに八員環構築反応の基質適用範囲の拡大や立体選択性の向上を検討し、周期性三次元ナノカーボンの合成を目指す。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of octagon-containing molecular nanocarbons2022

    • 著者名/発表者名
      Gonzalez Miera Greco、Matsubara Satoshi、Kono Hideya、Murakami Kei、Itami Kenichiro
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 13 ページ: 1848~1868

    • DOI

      10.1039/D1SC05586K

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Synthesis of negatively curved polyaromatics enabled by annulative coupling that forms an eight-membered ring2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Matsubara, Yoshito Koga, Kei Murakami, Kenichiro Itami
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem) 2021
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi