世界最長級のπ拡張カルボ[17]ヘリセンの不斉合成に成功 ーベンゼン環17個のらせん構造の構築と赤色円偏光発光を実現ー

2026-10-16 東京科学大学

東京科学大学の研究グループは、17個のベンゼン環が連なった世界最長級のらせん状分子「π拡張カルボ[17]ヘリセン」を、らせんの巻き方向を選択して合成することに成功した。ヘリセンは、らせん構造に由来する円偏光発光特性を持ち、3次元ディスプレイや偽造防止材料などへの応用が期待される。一方、らせんを長くすると分子内部の立体障害が増大し、合成が難しくなる。研究チームは、分子の内側から外側へ順に反応が進むよう原料を設計し、不斉ニッケル触媒による環化反応と、その後のショール反応を組み合わせた。この方法により、右巻き・左巻きの一方を優先して生成する鏡像体比率98対2を達成し、さらにらせんの周辺方向にもπ共役を拡張した。得られた分子は648 nmを極大とする赤色発光を示し、蛍光量子収率14%、円偏光発光の非対称性因子0.038を達成した。本成果は、巨大なキラルπ共役分子を精密に合成する新しい指針を与え、光情報技術や機能性有機材料の開発につながると期待される。

世界最長級のπ拡張カルボ[17]ヘリセンの不斉合成に成功 ーベンゼン環17個のらせん構造の構築と赤色円偏光発光を実現ー
世界最長級のπ拡張カルボ[17]ヘリセン

<関連情報>

配列制御された四重[2+2+2]環化付加反応によるπ拡張カルボ[17]ヘリセンの鏡像選択的合成 Enantioselective synthesis of π-extended carbo[17]helicene via sequence-controlled quadruple [2+2+2] cycloadditions

Futo Morita, Takeshi Ichimura, Juntaro Nogami, Yuko Kishida, Kanato Takahashi, Ryota Shimizu, Hidehiro Uekusa & Ken Tanaka
Nature Synthesis  Published:14 October 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s44160-026-01193-3

Abstract

The enantioselective synthesis of giant chiral nanocarbons composed solely of carbon and hydrogen remains a central synthetic challenge. Increasing molecular strain, steric congestion and loss of cyclization sequence control have prevented access to enantioenriched long π-extended carbohelicenes. Here we report the enantioselective synthesis of a π-extended carbo[17]helicene enabled by a programmed precursor for quadruple [2+2+2] cycloadditions followed by oxidative annulations. The sterically differentiated dodecayne incorporates two inner triyne units forming less congested [5]helicenes and two outer triyne units forming sterically demanding [6]helicenes. These triyne units are separated by a triphenylene backbone that modulates steric demand and enforces sequence from the molecular centre. This sequence-controlled annulation suppresses dead-end pathways and enables stepwise assembly of the helicene framework with high enantioselectivity. The resulting carbohelicene exhibits circularly polarized luminescence with glum values of up to 0.043. This study highlights steric differentiation and cyclization programming as useful design strategies for the enantioselective synthesis of large helical nanocarbons.

0500化学一般
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