巨大な湾曲炭素分子の創製

巨型弯曲碳分子的创造

• 批准号: 17J05639
• 负责人: 加藤 健太
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J05639/
• 关键词: 一次元自己集積; ワープドナノグラフェン; オルガノゲル; ナノファイバー; 分子ナノカーボン; ナノカーボン; 多環芳香族炭化水素; ヘリセン; 多重ヘリセン

本研究者は前年度までの研究において、コラニュレンを基盤とする新奇湾曲炭素分子の合成と物性評価を行い、三次元に広がる湾曲炭素分子の開拓的研究を行ってきた。これらの成果をもとに、今年度はさらに新奇湾曲炭化水素の合成と性質解明を行った。受け入れ研究室ですでに報告されている、「ワープドナノグラフェン（以下WNG）」の合成経路解析をしていく中で、7員環を3つ含むWNG合成中間体が湾曲しているにも関わらず、結晶中で大きなπ-π相互作用をもつことが明らかとなった。そこで、新たにWNG合成中間体からビフェニル基を除いた構造の湾曲π共役骨格である欠損型WNGを合成した。欠損型WNGは有機溶媒に溶解させた後、過飽和状態にさせることでゲル化することが明らかとなった。TEM観察によりファイバーの形成が確認された。この世界初となる無置換PAHの超分子ゲル化剤に関して、学会発表を8件行った。巨大湾曲炭素分子へのヘテロ原子の導入による電気的・光学的性質の変化を明らかにするために、WNGと5重ヘリセンのチオフェン縮合類似体の合成を行った。さらに、単結晶X線構造解析および理論化学計算をもちいた構造的特徴の解明を行った。このチオフェン縮合類似体については論文としてChemical Scienceに発表した。巨大湾曲炭化水素として複数7員環を含む3回回転対象性のプロペラ分子の合成と構造的特徴の解明を行い、論文1件(Organic Letters)、学会発表1件を行った。また昨年度報告した5重ヘリセンに関連して、近年の対象性多重カルボヘリセン研究を総説としてSynlettで発表した。

在截至前一年的研究中，该研究人员合成并评估了基于corannulene的新型弯曲碳分子的物理性质，并对三维延伸的弯曲碳分子进行了开创性研究。基于这些结果，今年我们进一步合成并阐明了新型弯曲碳氢化合物的性质。我们在分析接收实验室已经报道的“翘曲纳米石墨烯（以下简称WNG）”的合成路线时发现，虽然含有三个七元环的WNG合成中间体是弯曲的，但首先揭示了晶体中存在较大的 π-π 相互作用。因此，我们通过从WNG合成中间体中去除联苯基，新合成了一种有缺陷的WNG，其具有弯曲的π共轭骨架。结果表明，当溶解在有机溶剂中并达到过饱和状态时，有缺陷的 WNG 会凝胶化。通过TEM观察确认纤维的形成。我们就世界上第一个用于未取代多环芳烃的超分子胶凝剂进行了八次会议演讲。为了阐明由于在巨型弯曲碳分子中引入杂原子而导致的电学和光学性质的变化，我们合成了 WNG 和五螺烯的噻吩稠合类似物。此外，我们利用单晶X射线结构分析和理论化学计算阐明了结构特征。我们在《化学科学》上发表了一篇关于这种噻吩稠合类似物的论文。我们合成并阐明了含有多个七元环的三重旋转对称螺旋桨分子作为巨型弯曲烃的结构特征，并发表了一篇论文（Organic Letters）和一篇学术会议报告。此外，结合去年报道的五重碳螺旋烯，我对 Synlett 最近的对称多重碳螺旋烯研究进行了回顾。

项目成果

5回対称性をもつ多重ヘリセンの合成とラセミ化障壁

具有5重对称性和外消旋势垒的多个螺旋烯的合成

• 发表时间: 2017
• 作者: 加藤健太;瀬川泰知;Lawrence T. Scott;伊丹健一郎
• 通讯作者: 伊丹健一郎

Phenanthro[9,10-a]corannulene by one-step annulative π-extension of corannulene

• DOI: 10.1139/cjc-2016-0467
• 发表时间: 2017-03-01
• 期刊: CANADIAN JOURNAL OF CHEMISTRY
• 影响因子: 1.1
• 作者: Kato, Kenta;Segawa, Yasutomo;Itami, Kenichiro
• 通讯作者: Itami, Kenichiro

Ir触媒C-Hホウ素化を用いたデカアリールワープドナノグラフェンの合成

Ir 催化 C-H 硼化合成十芳基翘曲纳米石墨烯

• 发表时间: 2019
• 作者: KATO;Kenta; HIJIKATA;Yuh; PIRILLO;Jenny; NISHIHARA;Taishi; NAKANISHI;Yusuke; SEGAWA;Yasutomo; SCOTT;Lawrence T.; ITAMI;Kenichiro;加藤 健太・林 興安・瀬川 泰知・スコット ローレンス・伊丹 健一郎
• 通讯作者: 加藤 健太・林 興安・瀬川 泰知・スコット ローレンス・伊丹 健一郎

One-dimensional Self-assembly of a Negatively Curved Aromatic Hydrocarbon

负曲芳烃的一维自组装

• 发表时间: 2019
• 作者: KATO;Kenta; HIJIKATA;Yuh; PIRILLO;Jenny; NISHIHARA;Taishi; NAKANISHI;Yusuke; SEGAWA;Yasutomo; SCOTT;Lawrence T.; ITAMI;Kenichiro
• 通讯作者: Kenichiro

湾曲ナノグラフェンの一次元自己集積化

弯曲纳米石墨烯的一维自组装

• 发表时间: 2018
• 作者: KATO;Kenta; HIJIKATA;Yuh; PIRILLO;Jenny; NISHIHARA;Taishi; NAKANISHI;Yusuke; SEGAWA;Yasutomo; SCOTT;Lawrence T.; ITAMI;Kenichiro;加藤 健太・林 興安・瀬川 泰知・スコット ローレンス・伊丹 健一郎;瀬川 泰知・桑山 元伸・土方 優・伏見 雅子・西原 大志・ピリッロ ジェニー・白崎 淳哉・久保田 夏実・伊丹 健一郎;瀬川泰知;加藤健太・瀬川泰知・Scott T. Lawrence・伊丹健一郎;加藤健太・瀬川泰知・Lawrence T. Scott・伊丹健一郎;加藤健太・瀬川泰知・Lawrence T. Scott・伊丹健一郎;加藤健太・瀬川泰知・Lawrence T. Scott・伊丹健一郎
• 通讯作者: 加藤健太・瀬川泰知・Lawrence T. Scott・伊丹健一郎