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炭素ボールに穴、水素入れ閉じ込め 「分子手術」成功

炭素原子60個がサッカーボール状につながった分子「フラーレン」に穴を開け、中に水素分子を入れ、穴を元通り閉じることに、京都大化学研究所の小松紘一教授らが世界で初めて成功した。狙い通りに段階を踏んで化学反応を進める「分子手術」と呼ばれる手法で、ナノテクの基盤技術として役立ちそうだ。14日付の米科学誌「サイエンス」で発表する。  フラーレンは直径約1ナノメートル(ナノは10億分の1)で、代表的なナノテク素材のひとつ。特に内部に金属原子などを閉じこめたフラーレンは、独特の性質を示し、半導体材料や医療用試薬などへの応用が期待されている。ただ、これまで原子や分子を効率よく閉じ込める方法がなかった。  小松さんらはまず、3段階の化学反応でフラーレンに13角形の穴を開けて、かご状にした。この「かご」を高温高圧の水素タンクに入れると、水素分子が中に入った。3段階の化学反応で穴を8角形に狭め、最後に真空中で加熱して穴を完全に閉じて「水素入りフラーレン」を完成させた。小松さんは「次は金属を入れたい」と話している。(引用:朝日新聞)(図出典:サイエンス

 

面白いですね。もうちょっと合成的に簡単に話しますと2のかご型フラーレンを作った後にSをm-CPBAで酸化してスルホンとします。次に光反応でSをとばして、四塩化チタンと亜鉛でマクマリーカップリングをして環を縮小させ最後に熱して、フェニル基と 2-pyridyl基を飛ばしてつまりふたを閉めて完了というところですか。

収率は4段階で22%ですが、今まではこのような例はあったものの0.1%以下でしたのでそれまでにくらべれば非常に良い方法といえます。もう少し改良すれば、金属入りフラーレンも大量合成できるのではないでしょうか。

 

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Chem-Station代表。早稲田大学理工学術院准教授。専門は有機化学。主に有機合成化学。分子レベルでモノを自由自在につくる、最小の構造物設計の匠となるため分子設計化学を確立したいと考えている。趣味は旅行(日本は全県制覇、海外はまだ20カ国ほど)、ドライブ、そしてすべての化学情報をインターネットで発信できるポータルサイトを作ること。

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