カーボンナノベルトの一挙多官能基化に成功~分子性ナノカーボン材料の応用研究を加速する発見~

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2025-07-10 理化学研究所,名古屋大学

理化学研究所と名古屋大学の国際共同研究チームは、(6,6)カーボンナノベルトに一度に12個のエステル基を導入する多官能基化に成功しました。この手法は金属マグネシウムを用いた新反応に基づき、従来困難だった溶解性の改善と構造の可変制御を実現。X線構造解析でナノベルトが真円から六角形へ変化し、正電荷分子の取り込みも確認されました。この成果は、分子認識や超分子材料、バイオマテリアルなどへの応用を加速するものです。

カーボンナノベルトの一挙多官能基化に成功~分子性ナノカーボン材料の応用研究を加速する発見~
本研究で開発したカーボンナノベルトの一挙多官能基化反応

<関連情報>

(6,6)カーボンナノベルトの12重脱芳香族エステル化反応 Twelvefold Dearomative Esterification of (6,6)Carbon Nanobelt

Tsubasa Okumura, Daiki Imoto, Yuri Arachi, Prof. Dr. Akiko Yagi, Dr. Takehisa Maekawa, Prof. Dr. Kenichiro Itami
Angewandte Chemie International Edition  Published: 06 July 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/anie.202510544

Abstract

Carbon nanobelts (CNBs), cyclic aromatic hydrocarbons with belt-shaped topologies, have growing interest as structurally unique and optoelectronically promising nanocarbons. Yet, strategies for their direct and site-selective functionalization remain scarce. Here, we report a magnesium-mediated, multifold dearomative esterification of (6,6)CNB, enabling the installation of twelve ester groups in a single transformation. Single-crystal X-ray structural analysis revealed regioselective dearomatization patterns, whereas mechanistic studies uncovered a radical-driven pathway involving oxyiminium intermediate generated in situ from alkyl chloroformates and amide solvents. Computational analysis further indicated that strain release in the CNB framework drives the high degree of functionalization. This methodology not only expands the synthetic toolbox for aromatic nanobelts but also allows tunable modulation of their host–guest properties via enhanced conformational flexibility.

0502有機化学製品
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