高効率な芳香環の連結反応の開拓を基盤とする固体発光性分子ナノカーボン材料の創成

基于高效芳环键合反应的固态发光分子纳米碳材料的创建

基本信息

批准号：
22K05060
负责人：
伊東俊司
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Hirosaki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題は、曲がったπ共役系が示す「溶解度の改善効果」と「効果的なバンドギャップの低減効果」、さらに、フープ状構造の形成による「固体状態でのスタッキングの抑制効果」を基に近赤外領域に高強度の固体発光特性を示す巨大分子ナノカーボン材料の創成を成し遂げようとするものである。本研究課題においては、高効率な芳香環の連結反応の開拓と共に、(1)歪の誘起により溶解度が確保された巨大な芳香環の構築を経て巨大なフープ状のπ共役系空間を構築、また、(2)5員環や7員環の奇数員環の導入による曲面構造を持った湾曲ナノグラフェンの構築や(3)ヘリセンのように湾曲させたナノグラフェンの構築を基に、蛍光炭素量子ドットとして機能し得る「近赤外領域で高強度の固体発光特性を示す巨大分子ナノカーボン材料の創成」を試みる。本研究課題の初年度においては、近赤外領域に高強度の固体発光特性を示す巨大分子ナノカーボン材料の創成の課題解決に向け、特に、(3)のヘリセンのように湾曲させたナノグラフェンを基に、その曲面構造を利用して「CNTセグメント様のπ共役系空間」の構築を検討した。これまでにヘリセン構造を含むメビウス型のπ共役系構造の形成に成功しているが、共役の効果が立体的に不利なためか、顕著なメビウス型のπ共役系の効果が確認されてこなかった。そこで、基本骨格と間にアセチレン構造を導入する試みに研究を発展させた。また、形成されたフープ状構造や湾曲ナノグラフェン等へ酸化還元活性な電子供与能や電子求引能を持った芳香環の導入に向け、多彩な光・電子応答機能を有するアズレン誘導体の連結を可能とするヘテロ芳香環を配向基とするアズレン環の高効率な1,3位選択的パラジウム触媒C-H活性化反応における高効率化の検討を進めた。

本研究课题基于弯曲π共轭体系所表现出的“溶解度改善效果”和“有效带隙减小效果”，以及由于弯曲π共轭体系而产生的“抑制固态堆积效果”形成环状结构的目的是创造一种在近红外区域表现出高强度固态发光特性的高分子纳米碳材料。在本研究项目中，我们将开发一种高效的芳香环连接反应，并且（1）通过构建一个巨大的芳香环来构建一个巨大的环型π共轭体系空间，该芳香环的溶解度通过诱导应变来保证（2）； )通过引入5元环、7元环等奇数环来实现曲面结构。基于具有结构的弯曲纳米石墨烯和（3）像螺旋烯一样弯曲的纳米石墨烯的构造，我们开发了一种在近红外区域表现出高强度固态发光特性并且可以充当荧光碳的大分子尝试制造纳米碳材料。在这个研究项目的第一年，我们将重点解决创建一种在近红外区域表现出高强度固态发光特性的巨型分子纳米碳材料的问题，特别是通过创建像螺旋烯这样的弯曲纳米石墨烯（ 3）在此基础上，我们研究了利用其弯曲结构构建“CNT段状π共轭体系空间”。迄今为止，已经成功形成了含有螺旋烯结构的莫比乌斯型π共轭体系结构，但尚未证实显着的莫比乌斯型π共轭体系效应，这可能是因为共轭效应在空间上是不利的。因此，我们的研究发展为尝试在基本骨架和乙炔结构之间引入乙炔结构。此外，还可以将甘菊环衍生物与各种光电响应功能连接起来，将具有氧化还原活性的给电子和吸电子能力的芳香环引入形成的环状结构和弯曲纳米石墨烯中，我们已经研究了改进的方法。以杂芳环为导向基团的薁环的高效钯催化 C-H 活化反应的效率。