金属内包フラーレンの反応制御:高選択付加反応の開発

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内包フラーレンは、フラーレンの内部空間に金属原子やヘテロ原子等を包接した非常に興味深い構造の分子である。金属内包フラーレン類はフラーレンケージと内包金属の間での電子移動に由来する特異な電子構造を有し、内包する金属の種類や数によって常磁性分子あるいは反磁性分子となる。金属内包フラーレンのプロトタイプであるLa@C_<82>は、電子移動によりLa(3+)C_<82>(3-)の電子構造を有しており、C_<82>炭素ケージ上にスピンを持つ常磁性分子である。有機化合物による磁性体材料は、加工の容易さや軽量化し得る等の利点があり、磁気メモリーやナノデバイスへの応用が期待されている。平成17年度の研究では、常磁性金属内包フラーレンであるLa@C82の新規分子変換法の開発を行った。高選択分子変換法の開発を目的として、La@C_<82>とシクロペンタジエンの付加反応を検討したところ、高収率で位置選択的に付加反応が進行することを見いだした。この反応は定量的に可逆反応が進行し、原料であるLa@C_<82>が得られることが明らかとなった。さらに、逆反応の反応速度を決定するとともに、その熱力学的パラメータを実験的に求めることに成功した。本反応を利用することで、金属内包フラーレンの新規分離法や位置選択的付加反応への応用が期待できる。常磁性金属内包フラーレンM@C82(M:Y,La,Ce,)の化学還元化学酸化法を開発した。合成したイオン種の分子変換法を検討したところ、イオン種に変換することで化学反応性を制御することに成功した。核磁気共鳴法により金属内包フラーレンイオン種の構造解析を行った。