多角形集積戦略による巨大ナノカーボン凹面内空間の精密設計・構築

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は「多角形集積戦略による巨大ナノカーボン凹面内空間の精密設計・構築」の題目のもと遂行された．平面三角形型のベンゼン環ユニット(フェナインと称する)を環状に連ねることにより多角形型のパーツを作成し，これを組み上げることにより巨大な湾曲ナノカーボンを精密かつ効率的に合成することで，その凹面部の特性を詳細に調査することを目的とした．Angew. Chem. Int. Ed.誌に報告済み (Mio, T.; Ikemoto, K.; Sato, S.; Isobe, H. Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 6567-6571, 2020.) の「多角形集積戦略」に基づいて，周縁部にハロゲンに変換可能な置換基を持ち，拡張可能な半球型ナノカーボン分子を設計・合成した．また，この半球型分子2つをホモカップリングすることにより完全に閉じた内部空間を持つ球型ナノカーボン分子を直接得る方法を検討した．この過程で低溶解度に起因する実験的困難性や求められる立体選択性の問題が明らかとなったため，これらの問題を避けうる別の合成ルートを考案した．これらの実験的アプローチに加え，幾何学的な面からナノカーボンの湾曲面を捉えるために，構造を定量的に評価する新たな手法を開発した．これは連続ではなく，限られた点のみで定義された「離散的な面」におけるGauss曲率を定義する数学的な試みを湾曲ナノカーボンに適用したものである．この手法を，8角形ユニットを中心として合成された巨大サドル型ナノカーボン分子に適用することにより，この分子が数学的にも厳密な意味でサドル型構造を取っていると示すことができた．この成果については，現在査読付き論文として投稿中である．