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2021 年度 実績報告書

メトキシ修飾シクロパラフェニレンの多段階酸化に基づく多次元高密度空間共役システム

公募研究

研究領域高密度共役の科学:電子共役概念の変革と電子物性をつなぐ
研究課題/領域番号 21H05496
研究機関東京理科大学

研究代表者

土戸 良高  東京理科大学, 理学部第一部化学科, 助教 (00814344)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
キーワードシクロパラフェニレン / 金錯体
研究実績の概要

n個のベンゼン環がパラ位で連結した大環状有機化合物である[n]シクロパラフェニレン([n]CPP)は,その合成の難しさから長らく夢の分子とされていたが,2009から2010年にかけてJasti,伊丹,山子がそれぞれ独自の合成手法の開発に成功し,その湾曲したπ共役系に起因する特徴的な物性が明らかになってきた.一方,最近我々は三角形状の大環状六核金(I)-ビフェニレン錯体を経由した[6]CPPの新規合成法を開発した(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 22928).本手法は,短工程かつ高収率で[6]CPPを得ることができ,金(I)錯体が再利用できるため,コスト・環境面でも有用な合成法である.本研究では,我々の開発した合成手法を応用し,ベンゼン環に電子供与性置換基(メトキシ基など)を導入した新規シクロパラフェニレン誘導体の合成し,その酸化状態を制御することで高密度共役の実現を目指している.本年度の研究においては,1) メトキシ基が複数個導入されたオリゴフェニレンビスボロン酸を合成し,これらと金塩化物錯体との錯形成によって大環状六核金(I)-ビフェニレン錯体が得られ,最後にPhICl2を添加することで環サイズの異なる5種類のシクロパラフェニレン誘導体の合成に成功した.これらの化合物は,電子供与性置換基であるメトキシ基によって無置換のCPPと大きく異なる電子状態のπ共役系をもつことが電気化学測定および量子化学計算から明らかとなった.2) 我々の合成手法を応用し,硫黄を含む高歪み有機化合物の合成に成功し,その分子構造と電子状態を評価した.

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

当初の設計した目的分子の合成に成功し,その分子構造と電子状態を明らかにすることが出来たため.これらを化学酸化することで最終目標である多段階酸化による高密度共役が実現できると思われる.

今後の研究の推進方策

本年度合成したメトキシ修飾[n]シクロパラフェニレンの化学酸化を検討する.酸化剤の種類や添加量を精査することで多段階酸化を達成し,それぞれの酸化状態における電子状態および物性を評価する.さらにメトキシ修飾[n]シクロパラフェニレンを原料とし,分子内のメトキシ基を化学変換することで高密度π共役構造をもつ有機化合物の合成を試みる.
また硫黄を含む高歪み環状有機化合物に関しては,硫黄のもつ多彩な金属配位能や酸化状態を利用し,新しい高密度π共役系の構築を目指す.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021

すべて 学会発表 (9件) (うち招待講演 2件)

  • [学会発表] CPP合成のゴールドラッシュ!2022

    • 著者名/発表者名
      土戸良高
    • 学会等名
      第4回 有機化学学生ウェビナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 大環状金(I)錯体を鍵中間体としたシクロパラフェニレン類の新規合成法:多重官能基化されたCPPの合成と機能2022

    • 著者名/発表者名
      土戸良高・成田直生・栗田祐輔・井手智仁・小坂田耕太郎・河合英敏
    • 学会等名
      第102回日本化学会春季年会
  • [学会発表] 環状金錯体を経由した [2]シクロ-4,4’-ビフェニレンスルフィドの合成と構造2022

    • 著者名/発表者名
      千田 将文・土戸 良高・井手智仁・小坂田耕太郎・河合英敏
    • 学会等名
      第102回日本化学会春季年会
  • [学会発表] 二核Au(I)ジアリール錯体の動的なトランスメタル化の速度論的解析と環状分子合成への応用2021

    • 著者名/発表者名
      吉越裕介・土戸良高・河合英敏・斎藤慎一
    • 学会等名
      第81回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
  • [学会発表] 大環状金錯体への自己集合に基づく[3n]シクロパラフェニレンの効率的合成2021

    • 著者名/発表者名
      丹治洋平・土戸良高・小坂田耕太郎・河合英敏
    • 学会等名
      第31回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 大環状金(I)錯体を鍵中間体としたメトキシ修飾シクロパラフェニレン類の合成と超分子ホストとしての展開2021

    • 著者名/発表者名
      栗田祐輔・土戸良高・成田直生・井手智仁・小坂田耕太郎・河合英敏
    • 学会等名
      第31回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 大環状金(I)錯体を鍵中間体としたシクロパラフェニレン類の新規合成法:基質適用範囲の探索2021

    • 著者名/発表者名
      土戸良高・丹治洋平・長野美夕・栗田祐輔・成田直生・井手智仁・小坂田耕太郎・河合英敏
    • 学会等名
      第31 回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 官能基を有するメタフェニレン部位が組み込まれた新規シクロフェニレンの合成と構造2021

    • 著者名/発表者名
      長野美夕・土戸良高・小坂田耕太郎・河合英敏
    • 学会等名
      第31回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 大環状金錯体を経由するシクロパラフェニレン類の効率的合成2021

    • 著者名/発表者名
      土戸良高
    • 学会等名
      有機合成化学協会関東支部2021年度若手研究者のためのセミナー
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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