キラルπ拡張法の開発と光学活性ナノグラフェン類の創生

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フラーレンやナノグラフェンなどに代表されるナノカーボン化学は，化合物が有する光学・力学的性質などの観点から次世代の化学を担う重要な研究領域とされている．しかしナノカーボン化合物の単離が極めて困難であり，しばしば混合物としての評価に留まうことが問題視されていた．ナノカーボン化学の真価を垣間見るためには，純粋な化合物の合成が最重要課題として挙げられる．その背景の下，単純な多環芳香族炭化水素に対する一段階π拡張反応(APEX反応)の開発に着手した．この反応は上記の課題を解決する可能性を秘めるボトムアップ型合成となりうるため，新たな選択性を有する反応開発を目的に研究を行った．初年度として未だ報告例のないL-領域選択的な反応を開発するべく，新たなπ拡張剤の開発に基づいた検討を行った．様々な基質や触媒などの反応物質，温度や試薬の滴下などの実験的な操作を徹底的に検討したが研究遂行期間内においては，現実的な反応条件を決定することができていない．続いてAPEX反応の更なる応用可能性を見出すべく，ペリレンジイミド類 (PDIs)に対するbay-領域選択的な反応の開発を目指した．PDIsはその光学的性質より，様々な応用研究が展開されている重要な化合物群であるが，その効率的なπ拡張反応は報告例に乏しい．ペリレンジイミドに対するAPEX反応の開発は，新たなPDIsライブラリーを与えるという点で有用な合成法となりうる．アライン誘導体を反応剤とした条件検討を行ったところ，ベンゾニトリルを溶媒として用いた時のみ望みとしているAPEX反応が進行することがわかった．基質適応範囲および反応機構に関する知見は実験およびDFT計算を通じて明らかにし，PDIsに対するAPEX反応として学術論文にまとめた．