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2012 年度 実績報告書

リチウム内包水酸化フラーレンの開発によるイオン内包イオン挙動の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23651111
研究機関大阪大学

研究代表者

小久保 研  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (20304008)

キーワードフラーレン / 水酸化フラーレン / 内包フラーレン / リチウム / イオン
研究概要

リチウム内包フラーレンPF6塩を出発とし、発煙硫酸を用いて炭素ケージの外側を水酸化することに成功した。得られた化合物は、IR、NMR、元素分析、UV、FABMS等により同定された。リチウムカチオンが炭素ケージ内に内包されていることは、7Li NMRにおいて内包Liのピークが-17 ppm付近のかなり低磁場に観測されたことから確認された。このスペクトルから、1つの主生成物の他に、異性体の存在を示唆する2つの小さなピークの存在が観測された。同様に1H NMRを測定したところ、通常の水酸化フラーレンではブロードに現れるプロトンシグナルが、シャープに7本観測された。このことは、水酸基数7の水酸化フラーレンが、C1対称ながら位置選択的に生成したことを示唆する。すなわち、リチウムカチオンを内包させたことにより、単一異性体の水酸化フラーレンを選択的に合成できる可能性があることを示した。また、IG法を用いて粒径分布を調べたところ、極性有機溶媒DMSO中において、分子サイズにほぼ等しい約1nm程度の粒子サイズにて分散していることもわかった。
続いてHPLC分析を行ったところ、7Li NMRの結果を支持するように、1つの主生成物と2つの副生成物のピークが観測された。一方で、比較として同条件下でリチウムを内包していないC60(OH)12のHPLC分析も行ったところ、Liが内包されたものとは大きく異なり、多数の異性体から構成されると思われる、ブロードに多数のピークが重なったチャートが得られた。現段階では、発煙硫酸との反応段階において生じるフラーレンカチオン中間体の価数が、リチウムカチオンの電子求引性のためにリチウム内包と空のC60とで異なることがこの位置選択性に影響を及ぼしており、内包フラーレンの場合は1価のカチオンから反応が起こることによって比較的位置選択的に生成物を与えたものと考察される。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Synthesis of a New Class of Fullerene Derivative Li+@C60O-(OH)7 as a “Cation-Encapsulated Anion Nanoparticle”2013

    • 著者名/発表者名
      H. Ueno, K. Kokubo, E. Kwon, Y. Nakamura, N. Ikuma, T. Oshima
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 5 ページ: 2317-2321

    • DOI

      10.1039/C3NR33608E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis, Properties, and Applications of Hydrophilic Hollow Carbon Nanoparticles from C60 and Its Soot2013

    • 著者名/発表者名
      K. Kokubo, H. Ueno, Y. Nakamura, S. Yamakura, T. Oshima
    • 雑誌名

      Mater. Res. Soc. Symp. Proc.

      巻: 1505 ページ: N/A

    • DOI

      10.1557/opl.2013.476

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of a New Class of Molecule Li+@C60O-(OH)7 as a “Cation-Encapsulated Anion Nanoparticle” by Multihydroxylation of Li-Encapsulated Fullerene2013

    • 著者名/発表者名
      H. Ueno, Y. Nakamura, N. Ikuma, K. Kokubo, T. Oshima
    • 雑誌名

      Mater. Res. Soc. Symp. Proc.

      巻: 1505 ページ: N/A

    • DOI

      10.1557/opl.2013.267

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Characterization of New Acetalized [60]Fullerenes2013

    • 著者名/発表者名
      K. Kokubo, H. Masuda, N. Ikuma, T. Mikie, T. Oshima
    • 雑誌名

      Tetrahedron Lett.

      巻: 54 ページ: in press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of a Lithium-Encapsulated Fullerenol and the Effect of the Internal Lithium Cation on Its Aggregation Behavior2012

    • 著者名/発表者名
      H. Ueno, Y. Nakamura, N. Ikuma, K. Kokubo, T. Oshima
    • 雑誌名

      Nano Res.

      巻: 5 ページ: 558–564

    • DOI

      10.1007/s12274-012-0241-2

    • 査読あり
  • [学会発表] リチウム内包水酸化フラーレンの合成と同定:反応および生成物に見られる内包リチウムの効果2013

    • 著者名/発表者名
      上野 裕、中村友治、伊熊直彦、小久保研、大島 巧
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      立命館大学
    • 年月日
      20130322-20130325
  • [学会発表] Synthesis, Properties, and Applications of Hydrophilic Hollow Carbon Nanoparticles from C60 and Its Soot2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kokubo, H. Ueno, Y. Nakamura, S. Yamakura, T. Oshima
    • 学会等名
      2012 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Hynes Convention Center, Boston
    • 年月日
      20121125-20121130
  • [学会発表] Synthesis of a New Class of Molecule Li+@C60O-(OH)7 as a “Cation-Encapsulated Anion Nanoparticle” by Multihydroxylation of Li-Encapsulated Fullerene2012

    • 著者名/発表者名
      H. Ueno, Y. Nakamura, N. Ikuma, K. Kokubo, T. Oshima
    • 学会等名
      2012 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Hynes Convention Center, Boston
    • 年月日
      20121125-20121130
  • [学会発表] Effect of Encapsulated Lithium Cation on Multi-Hydroxylation of Fullerene Cage2012

    • 著者名/発表者名
      H. Ueno, Y. Nakamura, N. Ikuma, K. Kokubo, T. Oshima
    • 学会等名
      IKCOC-12
    • 発表場所
      Rihga Royal Hotel Kyoto
    • 年月日
      20121112-20121116
  • [学会発表] TiCl4-Catalyzed Facile Acetalization of 1,2-(4'-Oxocyclohexano)fullerene Directed to n-Type Materials2012

    • 著者名/発表者名
      H. Masuda, N. Ikuma, K. Kokubo, T. Oshima
    • 学会等名
      IKCOC-12
    • 発表場所
      Rihga Royal Hotel Kyoto
    • 年月日
      20121112-20121116
  • [学会発表] アルコール-水混合溶媒中における水酸化フラーレンの凝集挙動に対するマジックナンバー効果2012

    • 著者名/発表者名
      中村友治、上野 裕、伊熊直彦、小久保研、大島 巧
    • 学会等名
      第43回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      20120905-20120907
  • [学会発表] カチオン内包アニオンナノ粒子:リチウム内包水酸化フラーレンの合成2012

    • 著者名/発表者名
      上野 裕、中村友治、伊熊直彦、小久保研、大島 巧
    • 学会等名
      第43回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      20120905-20120907

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公開日: 2014-07-24  

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