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Rational design and efficient synthesis of non-hexagonal nanocarbons

非六方纳米碳的合理设计与高效合成

基本信息

批准号：
22KJ1526
负责人：
山田圭悟
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

非ヘキサゴナルナノカーボンは、五、七、八員環などの六員環以外のの芳香環を持つナノカーボンと定義される。これらの分子は、平面・湾曲構造、特徴的な一次元パッキング、芳香族性・反芳香族性、導電性・半導電性、磁性、光学活性など、さまざまな特異な物性を持つ。そのため、これらの分子は、構造有機化学や材料科学の分野で大きな注目を集めている。しかし、これらの分子の合成法はいまだ確立されておらず、非ヘキサゴナルナノカーボンの合成例も非常に少ない。そこで本研究では既存の六員環構築法の適用拡大や新たな反応開発を行うことで選択的かつ簡便に七員環を構築する基本的方法論の開発を行っている。本研究員はこれまでにパラジウム触媒を用いた分子内C-H/C-Brカップリング反応によって高効率で含七員環化合物が得られる反応の開発を行なってきた。本反応の有用性を広げるため、ビアリールボロン酸とベンジルブロモフェニルアセチレンからロジウム触媒による六員環形成、続くパラジウム触媒による七員環形成というワンポットの反応も開発した。さらに、五員環形成と七員環形成の反応経路と活性化エネルギーを検討するためにDFT計算を行った。その結果、七員環の形成は遷移状態における立体障害が少ないため優先的に起こり、五員環の形成はより歪んだ遷移状態を経由するためほとんど起こらないことが明らかとなった。これらの実験的・理論的知見は、非ヘキサゴナルナノカーボン分子の設計・合成に新たな知見を与えるものである。

Non ヘキサゴナルナノカーボンは, five, seven, BaYuan ring などの six membered ring のの aromatic ring を hold つナノカーボンと definition される. これらの molecular は bay, plane, curved structure, special 徴な one yuan パッキング, aromatic, the aromatic, conductivity, electrical conductivity, magnetic, optical activity など, さまざまな specific つをな physical properties. そのため, これらの molecular は, tectonic や organic chemistry materials science の eset で big きな attention を set めている. しかし, これらの molecular の synthesis はいまだ establish されておらず, non ヘキサゴナルナノカーボンの synthetic example も very less にない. そこで this study では existing の six membered ring to construct new たの applicable company, big やな anti 応 open 発を line うことで sentaku か of simple つに seven member ring を build する basic methodology の open 発を line っている. This researcher はこれまでにパラジウム catalyst を with いた intramolecular C - H/C - Br カップリング anti 応によってが high rate of unseen で seven member ring compounds have られる anti 応の open 発を line なってきた. The anti 応の usefulness を hiroo げるため, ビアリールボロン acid とベンジルブロモフェニルアセチレンからロジウム catalyst による six membered ring formation, 続くパラジウム catalyst による seven member ring forming というワンポットの anti 応も open 発した. さらに, five membered ring forming と seven member ring forming の anti 応経 road と activeness エネルギーを beg す検るために DFT calculation line をった. その result, seven member ring のは migration state formation における stereo handicap of less がないため priority of にこり, five membered ring の form はより slanting んだ migration state を経 by するためほとんど up こらないことが Ming らかとなった. これらの be 験, theory of knowledge は, non ヘキサゴナルナノカーボン molecular design, synthesis にの new たな knowledge を and えるものである.