長尺カーボンナノベルトの化学合成

长碳纳米带的化学合成

• 批准号: 22KJ1589
• 负责人: 周戸 大季
• 金额: $ 1.09万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1589/
• 关键词: ナノベルト; フルオロシクロパラフェニレン; シクロパラフェニレン; カーボンナノリング

ナノベルト類は平面構造を再安定とするベンゼン環が筒状構造を形成することで分子内に大きなひずみエネルギーが生じるが、ひずみの大きな分子の合成は現代の分子合成技術を駆使しても未だ困難なことが多い。シクロパラフェニレン(CPP)は2000年代終盤に初めて合成が達成されたカーボンナノチューブの部分構造のひとつであるが、最近我々は全てまたは半数がフッ素基で均一に置換されたF-CPPの合成を達成している。このフッ素置換基ならではの求電子的性質を活かし、芳香族求核置換反応を利用することでF-CPPをプラットフォームをしたナノベルト類の合成を考案し、精密かつ効率的に有機合成することを目標としてきた。本研究員は半数がすべてのベンゼン環のオルト位でフッ素置換されたF-CPPに対して、ピロールが効率的に芳香族求核置換反応することを見出しピロリルCPPが得られることを明らかとした。ピロリルCPPは16ヶ所の置換基を一挙に変換することによって得られ、NMRからは非常に混み合った構造的特徴が示唆された。単結晶X線構造解析によって全てが置換された構造であることを明らかとした。さらに、上記と同様のF-CPPに対してフッ素基による硫黄架橋反応を施すことによって一挙にベルト状構造へと変換が進行した。本手法で得られた化合物は、CPPを硫黄架橋した構造かつシクロチオフェニレンをエチレン架橋した構造とみなすこともできる構造を有しており、チオフェンベルトと名付けた。チオフェンベルトはこれまでのヘテロ原子含有ナノベルトとは異なって円錐を輪切りにした形状、すなわち円錐台構造を有している。また、本化合物は単結晶X線構造解析によってカラムナー積層することが明らかとなった。吸収および蛍光スペクトルの解析によって、CPPを架橋して剛直にしたことに起因するストークスシフトの減少や振動構造が観測された。

在纳米带中，一个使平面结构重复的苯环形成了圆柱结构，导致分子内的应变能量很大，但是即使在现代分子合成技术中，具有较大应变的分子的合成也往往仍然很困难。环磷酸（CPP）是2000年代后期首次合成的碳纳米管的子结构之一，但最近我们实现了F-CPP的合成，其中所有或一半的全部或一半均被氟基团均匀地取代。利用该氟取代基独有的亲电性能，通过利用芳族核代替反应来设计纳米BELTS与F-CPP平台的合成，目的是实现精确，有效的有机合成。这位研究人员发现，吡咯有效地反应芳香的亲核取代与F-CPP，其中一半的苯环在所有苯环的矫正位置都是氟取代的，并发现可以获得吡咯烷基CPP。通过一口气转换16个取代基来获得吡咯酯CPP，NMR提出了高度拥挤的结构特征。单晶X射线结构分析表明，所有结构都被替换。此外，与上述相同的F-CPP与氟基团进行了硫交联反应，并且一次转化为皮带状结构。通过该方法获得的化合物具有一个结构，其中CPP是交联的，也可以被视为一种结构，在该结构中，旋风苯基苯基交联，称为噻吩带。与以前的含杂原子纳米质体不同，噻吩带切成圆形的圆锥体，即截短的锥体结构。此外，揭示了该化合物通过单晶X射线结构分析通过柱状层压。吸收和荧光光谱的分析显示，由于CPP的交联和刚度，Stokes Shings和振动结构的降低。

项目成果

Bird species observed in the Higashiyama campus, Nagoya University

名古屋大学东山校区观察到的鸟类

• DOI: 10.18999/bulnum.038.02
• 发表时间: 2023
• 期刊: 名古屋大学博物館報告
• 作者: 周戸 大季;桂 宗広
• 通讯作者: 桂 宗広

チオフェンベルトの合成と性質

噻吩带的合成及性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 周戸 大季;八木 亜樹子;伊丹 健一郎
• 通讯作者: 伊丹 健一郎

Synthesis and Properties of Polyfluorocycloparaphenylenes

多氟环对亚苯基的合成与性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroki Shudo;Motonobu Kuwayama;Masafumi Shimasaki;Taishi Nishihara;Youhei Takeda;Nobuhiko Mitoma;Takuya Kuwabara;Akiko Yagi;Yasutomo Segawa;Kenichiro Itami
• 通讯作者: Kenichiro Itami