Ｃ７０の骨格変換反応を基軸とした内包ならびにヘテロフラーレン合成と機能開発

基于C70骨架转化反应的内嵌和杂富勒烯合成及功能开发

• 批准号: 15J09612
• 负责人: 張 鋭
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J09612/
• 关键词: フラーレンC70; HFH2O錯体; 水素結合; ナノフラスコ; フラーレン; C70; 水分子

C70開口体に対してのHF分子の挿入反応を検討した．HFはH2Oよりも体積が小さいと考えられ，理論計算においてもその挿入に必要な活性化エネルギーはH2Oより小さいことが示された．そのため，開口部は小さいがより高い収率で得られるα-13員環開口体がHFの挿入には最適であると考えた．そこで，HF-Pyridine試薬をHF源として9,000気圧120 °Cの条件下で挿入反応を行った．その結果，予想したHFを一分子内包したものに加えて，H2OHF錯体とH2Oを内包した開口体がそれぞれ得られた．一方で，HF-Pyridineを加えない条件では，やはり水分子の内包はほとんど確認できなかった．このことから，HFがH2Oの内包に影響を与えていることが明らかとなった．すなわち，最初に内包されたHF分子が，内側からの相互作用により，外部に存在する水分子の挿入に必要な活性化エネルギーを低下させているとものと考えられる．その後，二段階の反応により開口部を完全に閉じることで，HF@C70，(H2OHF)@C70，H2O@C70がそれぞれ得られた．(H2OHF)@C70の構造は単結晶X線構造解析とNMR測定により決定し，HFが水素結合のプロトンドナーであることがわかった．この研究結果はscience advances誌に受理された．また，有機化学的な手法によりて合成したH2，D2，H2O，HFをそれぞれ内包したC70に対して，窒素プラズマ法を利用したN原子の挿入を試み，基底四重項N原子の反応性について検証した．その結果，H2とD2を内包したC70の場合では，N原子挿入を内部に導入できたが，ケージ内部ではN原子とH2が反応しないことがわかった．有機化学的な手法と物理的手法を組み合わせることで，C70ケージが二つの化学種の反応を検証するナノフラスコとして利用出来ることを示した．

C70 open body for HF molecules into the reaction to study.HF H2O molecules into the volume of small, theoretical calculation of the necessary activation of the reaction. The opening part is small, the opening part is high, and the opening part is high. HF-Pyridine is tested at HF source at 9,000 ° C and 120 °C. For example, if you want to add H2OHF to your molecule, you can add H2OHF to your molecule. One side, HF-Pyridine HF H2O In the beginning, HF molecules are included in the inner layer, and the interaction between HF molecules in the inner layer and HF molecules in the outer layer is necessary for the activation of HF molecules. After that, the opening of the second step is completely closed. HF@C70,(H2OHF)@C70, H2O@C70 is completely closed. The structure of (H2OHF)@C70 was determined by X-ray structural analysis and NMR measurement, and HF was determined by water element binding. The results of this study were accepted by science advances. In addition, the organic chemistry method is used to synthesize H2, D2, H2O, HF and to synthesize C70. In addition, the organic chemistry method is used to synthesize N-atoms and to synthesize N-atoms. As a result, H2 and D2 are included in the case of C70, N atoms are introduced into the interior, and N atoms are introduced into the interior. Organic chemistry and physical methods are combined to produce C70.

项目成果

フラーレンＣ７０に水分子を閉じ込めることに成功 ～水分子の挙動観測に成功し、新機能物質の開発に期待～

成功捕获富勒烯C70中的水分子 - 成功观察水分子的行为，展望新型功能材料的开发 -

Synthesis and Structure of an Open-cage Fullerene Derivative with a C69O Framework

具有 C69O 骨架的开笼富勒烯衍生物的合成和结构

• DOI: 10.1246/cl.161178
• 发表时间: 2017
• 期刊: Chem. Lett.
• 作者: Zhang;R.; Murata;M.; Wakamiya;A.; Murata;Y.
• 通讯作者: Y.

フラーレンC70に水分子を閉じ込めることに成功

成功捕获富勒烯C70中的水分子

HF と H2O の双方を内包したフラーレン C70の合成と性質

含HF和H2O的富勒烯C70的合成及性能

• 发表时间: 2016
• 作者: Zhang;R.; Murata;M.; Aharen;T.; Wakamiya;A.; Shimoaka;T.; Hasegawa;T.; Murata;Y.;〇張 鋭・村田理尚・若宮淳志・村田靖次郎
• 通讯作者: 〇張 鋭・村田理尚・若宮淳志・村田靖次郎

X-ray Structure and Properties of Endohedral C70 Encapsulating Water Molecule(s)

内嵌 C70 封装水分子的 X 射线结构和性质

• 发表时间: 2015
• 作者: Zhang Rui;Murata Michihisa;Wakamiya Atsushi;Murata Yasujiro
• 通讯作者: Murata Yasujiro