新しい概念に基づくC_<60>の化学変換

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本研究分担者吉田は、C_<60>の先駆的予言を始め、球状60π系の理論系研究によりC_<60>の反応性(Superdelocalizabilityによる)はベンゼノイド芳香族とは全く異なりS^N>S^R>S^Eであること、PyracyleneやCorannuleneモデルでは説明できないこと、[5]ラジアレン単位が6個半球状となったC_<30>bowlで始めてモデルとなりうること、更に、水素化反応を行うための要因を明らかにした。また、C_<60>の常温〜600℃でのESR測定からC_<60>が高いradicalizabilityをもつことを見出した。これらの成果から、C_<60>のように科学史上例を見ない球状炭素クラスターの化学反応性の研究には確立された概念に加え、全く斬新な概念が必要と考え、C_<60>を1つのSuperatomと考える新しい概念を提出した。このSuperatomはLUMOとnext LUMO計6軌道の相互作用により、不対電子対をもつ原子を正八面体型に配位しうる。従って、例えば図1のようにSuperatomのベルト位(配座数4)を水中、アピカル位(配位数2)を疎水性空間に保つことができれば、配位しにくい分子(例えばN_2)でも疎水場では配位可能となり、各種の反応を選択的に行いうつであろう。このような観点から研究した結果、平成6年度は(1)C_<60>とγ-シクロデキストリン(γ-CyD)から図1の構造をもつ包接体の合成・単離に成功し、これがN_2分子と安定錯体を形成し、NH_3を生成することを見出した。