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化学

2024.08.09

窒素原子置换によるわずかな差で空間と水素?電子輸送物性を精密コントロール ―高いプロトン伝导性と化学的安定性を併せ持つジアザピレンCOFの合成に成功―

京都大学大学院工学研究科分子工学専攻 Li Zhuowei氏(博士課程3年)?常行 恭弘氏(修士課程2年?当時)?Paitandi Rajendra氏(日本学術振興会研究員)?筒井 祐介助教?田中 隆行准教授?鈴木 克明助教?梶 弘典教授?Samrat Ghosh氏(日本学術振興会研究員)?関 修平教授らのグループは、黑料网大学院工学研究科有機?高分子化学専攻 仲里 巧氏(修士課程2年?当時)?小田原 正浩(修士課程2年?当時)?三宅 由寛准教授(現兵庫県立大学教授)?忍久保 洋教授、および横浜市立大学大学院生命ナノシステム科学研究科 高木 牧人特任助教?島崎 智実准教授?立川 仁典教授と共同で、高いプロトン伝导性と高い化学的安定性を両立する高結晶性の共有结合性有机构造体(COF)の形成に成功しました。
二次元に拡がった颁翱贵は、その平面内の电子共役に加えて、结晶性固体になる际の平面の重なり方によっても物性が大きく异なります。颁翱贵の特徴として、用いる分子ユニットの选択で平面内电子共役を制御することが可能ですが、一方でその重なり方の緻密な制御は困难でした。従来用いられていたピレン骨格は、颁翱贵に必要な高い结晶性を与えるユニットとして知られていました。しかし、このユニットに由来する骨格のねじれが、积层构造の制御とそれに由来するさまざまな物性の精密制御の足かせとなっていました。
本研究では、ピレンユニットの2つの炭素原子を窒素原子で置換したジアザピレンに変えることで、C-H結合の有無というわずかな差だけで二次元平面性と三次元積層距離が異なることを発見しました。また、ジアザピレンCOFが極めて高いプロトン伝导特性を示すことを明らかにしました。本研究成果は、米国の国際学術誌「Journal of the American Chemical Society」に2024年8月8日午后以降(现地时间)に掲载予定ですされました。

 

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【用语説明】

1. COF:Covalent Organic Framework(共有结合性有机构造体)。多くの場合、炭素―窒素やホウ素―酸素などの可逆的結合形成反応を数箇所並行して行うことで、構造欠陥を修復しながら周期的細孔構造を得る合成法が用いられる。

 

【论文情报】

タイトル:Ultrafine Spatial Modulation of Diazapyrene-Based Two-Dimensional Conjugated Covalent Organic Frameworks(ジアザピレンを基盤とした二次元共役共有结合性有机构造体における超微細空間変調)
著者:Zhuowei Li, Takahiro Tsuneyuki, Rajendra Prasad Paitandi, Takumi Nakazato, Masahiro Odawara, Yusuke Tsutsui, Takayuki Tanaka, Yoshihiro Miyake, Hiroshi Shinokubo, Makito Takagi, Tomomi Shimazaki, Masanori Tachikawa, Katsuaki Suzuki, Hironori Kaji, Samrat Ghosh, and Shu Seki
掲載誌:Journal of the American Chemical Society    DOI:10.1021/10.1021/jacs.4c07091

 

【研究代表者】