Synthesis of optically active graphene nanoribbons

光学活性石墨烯纳米带的合成

基本信息

批准号：
20K21192
负责人：
伊藤英人
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K21192/
关键词：
グラフェンナノリボンヘリセン多環芳香族炭化水素らせん高分子 APEX 縮環π拡張反応 infinitene インフィニテンヘリカルラダーポリマー光学活性ラダーポリマーキラルグラフェンナノリボン

项目摘要

光学活性ならせん状グラフェンナノリボンとみなせるポリヘリセンや拡大ヘリセンの合成に向け、以下検討を行なった。(1) APEX反応の開発によるポリヘリセン合成、キラルAPEX反応の開発：まず既存のPd触媒、銀塩、ジヨードビアリールπ拡張剤を用いたK領域選択的なAPEX反応を利用し、キラルAPEX反応やキラルPAHテンプレートを用いたキラルポリベンゾポリヘリセンの合成を試みた。各種キラル銀塩、不斉補助基などを検討したが、不斉反応の開発に至らなかった。しかし、K領域を２つもつPAHテンプレートとジヨードビアリール、パラジウム触媒存在下作用させると、一段階でペンタベンゾ[7]ヘリセンが一段階で得られることがわかった。本化合物はキラルカラムを用いたHPLCによって容易に光学分割可能であり、右巻きと左巻きの光学活性体をそれぞれ単離することに成功した。(2) 新規拡大ヘリセンの合成：芳香族炭化水素からなり、通常のヘリセンより大きな直径をもった拡大ヘリセンについても合成検討を行った。その結果、拡大ヘリセンとして最長となる17個のベンゼン環からなる拡大ヘリセンの合成と光学分割、X線結晶構造解析などに成功した。今後重合反応を含めて、より長いポリヘリセンの合成と、ヘリシティーの制御によって、光学活性GNRと呼べる化合物群の合成に向けて引き続き検討する予定である。(3) キラル８の字形多環芳香族炭化水素「infinitene」の合成：kekulene、[6,6]carbo nannobelt, [12]circulene, [12]cyclaceneと同一分子量C48H24をもち、８の字形で立体的に交差した新規多環芳香族炭化水素「infinitene（インフィニテン）」を合成し、光学分割やキラル光学特性、電子物性、結晶状態のパッキング様態などを明らかにした。

我们对聚螺旋烯和膨胀螺旋烯的合成进行了以下研究，它们可以被视为光学活性螺旋石墨烯纳米带。 (1)通过开发APEX反应来开发多螺烯合成和手性APEX反应：首先，利用现有的K区选择性APEX反应，使用Pd催化剂、银盐和二碘联芳基π增量剂，进行手性APEX反应，并尝试合成手性聚苯并多螺烯使用手性 PAH 模板。尽管研究了各种手性银盐和不对称辅助基团，但没有发生不对称反应。然而，当具有两个K区域的PAH模板与二碘联芳基在钯催化剂存在下反应时，可以一步获得五苯并[7]螺烯。这种化合物可以通过使用手性柱的 HPLC 轻松光学拆分，并且我们成功地分别分离了右手和左手光学活性形式。 (2)新型膨胀螺旋烯的合成：我们还研究了膨胀螺旋烯的合成，它由芳香烃组成，具有比普通螺旋烯更大的直径。结果，他们成功合成了由17个苯环组成的延长螺旋烯，这是最长的延长螺旋烯，并进行了光学分辨率和X射线晶体结构分析。未来，我们计划继续研究通过合成更长的聚螺旋烯并控制螺旋度（包括聚合反应）来合成一组可称为光学活性GNR的化合物。 (3) 手性8字形多环芳烃“无限烯”的合成：kekulene、[6,6]carbo nannobelt、[12]circulene、 [12]合成了一种新型多环芳烃“无限烯”，其分子量与环苯相同，与C48H24相同，空间交叉呈8字形，阐明了堆积条件等。