超分子化学を基盤とするフラーレンポリマーの合成と機能制御

基于超分子化学的富勒烯聚合物的合成与功能控制

基本信息

批准号：
18039027
负责人：
灰野岳晴
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18039027/
关键词：
フラーレン超分子ポリマーカリックスアレーン包接錯体

项目摘要

フラーレンポリマーはエレクトロニクス,エネルギーなどの分野で新規炭素材料の基盤分子として注目を集めている。フラーレンポリマーの合成法として,これまでフラーレンを直接重合させる方法が報告されているが,フラーレンが対象性の高い構造を有していることから,生じてくるポリマーの構造を予め設計することは極めて難しい。近年,ポリマー構造を合成する手法として,可逆的な非共有結合を利用した自己集合が注目されている。この方法は既存の有機合成では成しえないような複雑な分子配列を容易に構築できることから,超分子ポリマーの合成に利用されるようになってきた。我々は非共有結合を基盤とした自己集合が超分子フラーレンポリマーの合成に利用できると考えた。これまでカリックス[5]アレーンがフラーレン類の有効なホスト分子として機能することを明らかにしてきた。今回,カリックス[5]アレーンとフラーレンの分子間相互作用を利用して,超分子フラーレンポリマーの合成を計画した。具体的に,ダンベル型フラーレン誘導体1とフラーレン結合部位を二つもつテトラキスカリックス[5]アレーン誘導体2を設計した。1と2の連続的な包接により超分子フラーレンポリマーを合成できると考えた。ガラス表面に1と2の1:1混合溶液から調整した組織をSEMを用いて観察を行った。観察像にはポリマーの生成を示唆する,長さ100mm以上,太さ約250-500nmの繊維状組織を確認することができた。次にマイカ表面に調製したキャストフィルムを,原子間力顕微鏡を用いて観察した。すると,細かい規則性のある均一な組織が確認された。これらの繊維は,高さ1.2nmから1.9nm,幅68nmから90nmの非常に均一な組織を形成していることがわかった。分子計算により得られたオリゴマーの構造では,アルキル鎖の長さが3.5nmとAFMより得られた繊維の高さ1.2nmより大きいことから,アルキル基はマイカ表面と平行に配列していると考えられる。また,カリックス[5]アレーンとフラーレンの包接部分の高さが1.4nmと実測の繊維の高さと非常によく一致することから,マイカ表面上で40-60本の超分子ポリマー鎖がアルキル基を絡めながら,平行に配列したフィルム状の組織が形成されていると現在考えている。

富勒烯聚合物引起人们的注意，作为电子和能源等领域中新碳材料的基础分子。作为合成富勒烯聚合物的一种方法，已经报道了直接聚合富勒烯的方法，但是由于富勒烯具有高度靶向的结构，因此很难提前设计所得聚合物的结构。近年来，使用可逆的非共价键的自组装吸引了作为合成聚合物结构的一种方法。该方法在合成超分子聚合物的合成中变得越来越有用，因为它可以轻松构建复杂的分子排列，而这些分子排列无法通过现有的有机合成来实现。我们认为，非共价基于键的自组装可用于合成超分子富勒烯聚合物。到目前为止，已经揭示了Calix [5]领域作为富勒烯的有效宿主分子的功能。在本文中，我们计划使用Calix [5]领域和富勒烯之间的分子间相互作用合成超分子富勒烯聚合物。具体而言，我们设计了一个哑铃形富勒烯衍生物1和一个四烯衍生物2，该衍生物2具有两个富勒烯结合位点。我们认为，可以连续包含1和2合成超分子富勒烯聚合物。使用SEM在玻璃表面观察到从1和2的1：1混合物制备的组织。观察到的图像显示长度超过100 mm，厚度约为250-500 nm，表明是聚合物的形成。接下来，使用原子力显微镜观察到在云母表面上制备的铸造膜。这证实了具有良好规律性的统一结构。发现这些纤维形成非常均匀的结构，高度为1.2 nm至1.9 nm，宽度为68 nm至90 nm。在通过分子计算获得的低聚物的结构中，烷基链的长度为3.5 nm，从AFM获得的纤维高度大于1.2 nm，因此人们认为烷基排列于云母表面。此外，由于Calix [5] Arene和Fullerene的支柱高度在1.4 nm处非常好，因此我们目前认为，在云母表面上，膜状结构并联形成40-60上，具有40-60个超分子聚合物链链链链烷基。