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2015 年度 実施状況報告書

高歪みシクロパラフェニレン類の合成とその機能解明

研究課題

研究課題/領域番号 26410043
研究機関京都大学

研究代表者

茅原 栄一  京都大学, 化学研究所, 助教 (10610553)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードシクロパラフェニレン / 曲面状π共役分子 / 環状π共役分子 / スズ / 芳香族化 / 歪み
研究実績の概要

シクロパラフェニレン(CPP)は、近年その化学が大きく進展している。昨年度までに、研究代表者は、新しいCPPの合成経路の開発を行うことで、これまでに合成された中で最も環サイズが小さく、最も興味深い電子物性を持つ[5]CPPの初めての合成に成功している。
本年度は、[5]CPPを材料科学のリード化合物として用いることを考え、スケールアップを検討した。しかし、最終ステップの還元的芳香族化の再現性が悪く、50 mgを超えるサンプルの合成でさえ困難であった。そこで、この段階の条件について詳細に検討したところ、二塩化スズに2.0当量の塩酸を加えることで、室温、短時間、かつ再現性良く芳香族化が進行することを明らかにした。本手法を用いることで、2 gを超える[5]CPPの合成に成功した。さらに、この技術を民間企業に移転することで、[5]CPPを試薬として販売することに成功した。また、本手法を用いることで、[6]-[12]CPPを容易に合成出来たことから、本手法が実用的なCPPの合成法であることを明らかにした。
さらに、[5]CPPをはじめとしたCPPの変換反応について検討を行い、小さな環サイズに由来する特異な反応性を明らかにした。また、CPPと遷移金属の金属錯体の合成にも成功し、CPPの選択的な官能基化への利用や、特徴的な触媒機能や光、電子物性の発現といった観点から興味深い知見を得ることが出来た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究計画通り、CPPの実用的な合成法の開発に成功し、その合成法を用いることで、最も興味深い物性を持つ[5]CPPの大量合成に成功し、民間会社から市販化するに至ったため。また、物性解明、機能開拓等も順調に進行し、論文発表に至っているため。

今後の研究の推進方策

入手が容易になったCPPを出発原料とした誘導化について検討を行い、様々なCPP誘導体を効率的かつ自由度高く合成出来る手法の開発について検討する予定である。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] University of Oregon(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Oregon
  • [国際共同研究] University of Geneva(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      University of Geneva
  • [雑誌論文] Regioselective Synthesis and Characterization of Multinuclear Convex-bounded Ruthenium-[n]Cycloparaphenylene (n = 5 and 6) Complexes2016

    • 著者名/発表者名
      Kayahara, E.; Patel, V. K.; Mercier, A.; Kündig, E. P.; Yamago, S.
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 55 ページ: 302-306

    • DOI

      10.1002/anie.201508003

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Characterization of [n]CPP (n = 5, 6, 8, 10, and 12) Radical Cation and Dications: Size-Dependent Absorption, Spin, and Charge Delocalization2016

    • 著者名/発表者名
      Kahayara, E.; Kouyama, T.; Kato, T.; Yamago, S.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 138 ページ: 338-344

    • DOI

      10.1021/jacs.5b10855

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Selective and Gram-scale Synthesis of [6]Cycloparaphenylene2015

    • 著者名/発表者名
      Kayahara, E.; Patel, V. K.; Xia, J.; Jasti, R.; Yamago, S.
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 26 ページ: 1615-1619

    • DOI

      10.1055/s-0034-1380714

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Radical Ions of Cyclopyrenylene: Comparison of Spectral Proeperties with Cycloparaphenylene2015

    • 著者名/発表者名
      Fujitsuka, M.; Tojo, S.; Iwamoto, T.; Kayahara, E.; Yamago, S.; Majima, T.
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: 115 ページ: 4136-4141

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.5b01189

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ligand-controlled Synthesis of [3]- and [4]Cyclo-9,9-dimethyl-2,7-fluorenes through Triangle- and Square-shaped Platinum Intermediates2015

    • 著者名/発表者名
      Kayahara, E; Qu, R.; Kojima, M.; Iwamoto, T.; Suzuki, T.; Yamago, S.
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 21 ページ: 18939-18943

    • DOI

      10.1002/chem.201504369

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] [6]シクロパラフェニレンのグラムスケール合成2016

    • 著者名/発表者名
      茅原栄一、Patel Vijay Kumar、山子茂
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2016-03-25
  • [学会発表] 環状白金錯体と還元的芳香族化を用いたシクロパラフェニレン誘導体の合成2016

    • 著者名/発表者名
      大西弘晃、孫連盛、茅原栄一、山子茂
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2016-03-25
  • [学会発表] シクロパラフェニレンの臭素付加反応2016

    • 著者名/発表者名
      曲睿、茅原栄一、山子茂
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2016-03-25
  • [学会発表] Synthesis of Cycloparaphenylene (CPP) Derivatives Based on Bromination of CPPs2016

    • 著者名/発表者名
      Qu, R.; Kayahara, E.; Yamago, S.
    • 学会等名
      Institute for Chemical Research International Symposium 2016 (ICRIS'16)-Research Network Based on ICR MOU-
    • 発表場所
      Uji, Japan
    • 年月日
      2016-03-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Host-guest Chemistry for Cycloparaphenylenes with Different Diameter2016

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, S.; Kurachi, D.; Iwamoto, T.; Kono, T.; Kayahara, E.; Yamago, S.
    • 学会等名
      Institute for Chemical Research International Symposium 2016 (ICRIS'16)-Research Network Based on ICR MOU-
    • 発表場所
      Uji, Japan
    • 年月日
      2016-03-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and Physical Properties of Oxygenated Cycloparaphenylenes2015

    • 著者名/発表者名
      Onishi, H.; Kayahara, E.; Yamago, S.
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem) 2015
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Regioselective Synthesis and Characterization of Multinuclear Convex-Bounded Ruthenium-Cycloparapheneylene Complexes2015

    • 著者名/発表者名
      Kayahara, E.; Patel, V. K.; Mercier, A.; Kuendig, E. P.; Yamago, S.
    • 学会等名
      The 13th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-11-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Reactivity of Cycloparaphenylenes in Electrophilic Bromination2015

    • 著者名/発表者名
      Qu, R.; Kayahara, E.; Yamago, S.
    • 学会等名
      2nd Annual Symposiuim of the International Research Training Group 2027
    • 発表場所
      Munster, Germany
    • 年月日
      2015-10-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and Characterization of Mono- and Multinuclear Ruthenium-Cycloparaphenylene Complexes2015

    • 著者名/発表者名
      茅原栄一、Patel Vijay Kumar、Mercier Audrey、Kündig Peter E、山子茂
    • 学会等名
      第62回有機金属化学討論会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Practical Synthesis for [n]Cycloparaphenylenes by H2SnCl4-Mediated Aromatization2015

    • 著者名/発表者名
      Patel Vijay Kumar、茅原栄一、山子茂
    • 学会等名
      第62回有機金属化学討論会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-08
  • [学会発表] 環状π共役系化合物の合成とその物性2015

    • 著者名/発表者名
      茅原栄一
    • 学会等名
      CREST「プロセスインテグレーションに向けた高機能ナノ構造体の創出」第5回公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京、品川
    • 年月日
      2015-06-04
  • [図書] Polycyclic Arenes and Heteroarenes: Synthesis, Properties, and Applications, Qian, M. Ed., John Wiley & Sons Ltd, Chichester, UK2015

    • 著者名/発表者名
      Yamago, S.; Kayahara, E.; Hashimoto, S.
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      John Wiley & Sons Ltd

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-02-16  

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