芳香族π拡張リビング重合によるグラフェンナノリボンの革新的合成

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グラフェンナノリボン(GNR)はナノスケールの有限の幅を持つ2次元炭素シート状物質であり、端の構造に由来して電子的特性が変化する非常に興味深いナノカーボン材料である。 その特性から次世代マテリアルズサイエンスの主役として大きく期待され、近年活発な研究が行われている。多環芳香族炭化水素(PAH)はsp2炭素と水素のみからなる縮環π共役化合物であり、GNR合成における有用なビルディングブロックである。また、PAHはその縮環様式によって特異な電子及び光物性を示すためことから、ナノカーボン材料のみならず有機電子材料の分野でも、望みの構造をもった多環芳香族炭化水素を効率的に合成・拡張する方法論の確立が近年強く望まれている。今年度、私は炭素–水素(C–H)結合直接変換反応を鍵とした新規PAHの合成とPAHの直接的π拡張反応の開発に取り組んだ。今年度は昨年度に引き続き、独自に開発したアリールアルキンをジベンゾペンタレンへと変換する反応を用いて、高度にπ拡張を施した縮環化合物の合成に取り組んだ。前年度に確立した合成戦略を念頭に2つのことのなるアリールアセチレン類を組み合わせることで、新たに2種類の縮環化合物の合成に成功した。核磁気共鳴スペクトル、量子化学計算の結果より、得られた分子が前年に合成したものとは異なる電子状態を取り得ることを明らかにした。これらの分子の系統的な物性評価によってグラフェンナノリボンを含む多環芳香族炭化水素群の[構造と物性]の関連性に対して有用な知見が得られると期待できる。この研究と並行し、新たに開発した多環芳香族炭化水素の骨格拡張を用いることで別法では合成が困難なPAH誘導体の合成に成功した。