高効率な芳香環の連結反応の開拓を基盤とする固体発光性分子ナノカーボン材料の創成

本研究課題は、曲がったπ共役系が示す「溶解度の改善効果」と「効果的なバンドギャップの低減効果」、さらに、フープ状構造の形成による「固体状態でのスタッキングの抑制効果」を基に近赤外領域に高強度の固体発光特性を示す巨大分子ナノカーボン材料の創成を成し遂げようとするものである。本研究課題においては、高効率な芳香環の連結反応の開拓と共に、(1)歪の誘起により溶解度が確保された巨大な芳香環の構築を経て巨大なフープ状のπ共役系空間を構築、また、(2)5員環や7員環の奇数員環の導入による曲面構造を持った湾曲ナノグラフェンの構築や(3)ヘリセンのように湾曲させたナノグラフェンの構築を基に、蛍光炭素量子ドットとして機能し得る「近赤外領域で高強度の固体発光特性を示す巨大分子ナノカーボン材料の創成」を試みる。本研究課題の初年度においては、近赤外領域に高強度の固体発光特性を示す巨大分子ナノカーボン材料の創成の課題解決に向け、特に、(3)のヘリセンのように湾曲させたナノグラフェンを基に、その曲面構造を利用して「CNTセグメント様のπ共役系空間」の構築を検討した。これまでにヘリセン構造を含むメビウス型のπ共役系構造の形成に成功しているが、共役の効果が立体的に不利なためか、顕著なメビウス型のπ共役系の効果が確認されてこなかった。そこで、基本骨格と間にアセチレン構造を導入する試みに研究を発展させた。また、形成されたフープ状構造や湾曲ナノグラフェン等へ酸化還元活性な電子供与能や電子求引能を持った芳香環の導入に向け、多彩な光・電子応答機能を有するアズレン誘導体の連結を可能とするヘテロ芳香環を配向基とするアズレン環の高効率な1,3位選択的パラジウム触媒C-H活性化反応における高効率化の検討を進めた。

本研究課題は、曲がったπ共役系が示す「溶解度の改善効果」と「効果的なバンドギャップの低減効果」、さらに、フープ状構造の形成による「固体状態でのスタッキングの抑制効果」を基に近赤外領域に高強度の固体発光特性を示す巨大分子ナノカーボン材料の創成を成し遂げようとするものである。本研究課題においては、高効率な芳香環の連結反応の開拓と共に、(1)歪の誘起により溶解度が確保された巨大な芳香環の構築を経て巨大なフープ状のπ共役系空間を構築、また、(2)5員環や7員環の奇数員環の導入による曲面構造を持った湾曲ナノグラフェンの構築や(3)ヘリセンのように湾曲させたナノグラフェンの構築を基に、蛍光炭素量子ドットとして機能し得る「近赤外領域で高強度の固体発光特性を示す巨大分子ナノカーボン材料の創成」を試みる。本研究課題の初年度においては、近赤外領域に高強度の固体発光特性を示す巨大分子ナノカーボン材料の創成の課題解決に向け、特に、(3)のヘリセンのように湾曲させたナノグラフェンを基に、その曲面構造を利用して「CNTセグメント様のπ共役系空間」の構築を検討した。これまでにヘリセン構造を含むメビウス型のπ共役系構造の形成に成功しているが、共役の効果が立体的に不利なためか、顕著なメビウス型のπ共役系の効果が確認されてこなかった。そこで、基本骨格と間にアセチレン構造を導入する試みに研究を発展させた。また、形成されたフープ状構造や湾曲ナノグラフェン等へ酸化還元活性な電子供与能や電子求引能を持った芳香環の導入に向け、多彩な光・電子応答機能を有するアズレン誘導体の連結を可能とするヘテロ芳香環を配向基とするアズレン環の高効率な1,3位選択的パラジウム触媒C-H活性化反応における高効率化の検討を進めた。