JP6349497B2 - フラーレン誘導体およびフラーレン誘導体の製造方法 - Google Patents
フラーレン誘導体およびフラーレン誘導体の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6349497B2 JP6349497B2 JP2014046930A JP2014046930A JP6349497B2 JP 6349497 B2 JP6349497 B2 JP 6349497B2 JP 2014046930 A JP2014046930 A JP 2014046930A JP 2014046930 A JP2014046930 A JP 2014046930A JP 6349497 B2 JP6349497 B2 JP 6349497B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fullerene
- group
- derivative
- fullerene derivative
- aromatic hydrocarbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 101
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 150000001361 allenes Chemical class 0.000 claims description 36
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 30
- 125000002029 aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 claims description 27
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 12
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 10
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 claims description 10
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 5
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 3
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 3
- 238000006352 cycloaddition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 3
- FYGHSUNMUKGBRK-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-trimethylbenzene Chemical compound CC1=CC=CC(C)=C1C FYGHSUNMUKGBRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 125000006267 biphenyl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 230000000269 nucleophilic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- -1 triethoxysilyl groups Chemical group 0.000 description 2
- OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 1,4-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=C(Cl)C=C1 OCJBOOLMMGQPQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000094 2-phenylethyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004105 2-pyridyl group Chemical group N1=C([*])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 125000000175 2-thienyl group Chemical group S1C([*])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 108700028369 Alleles Proteins 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002777 acetyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 1
- 125000003668 acetyloxy group Chemical group [H]C([H])([H])C(=O)O[*] 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002178 anthracenyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C12)* 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005110 aryl thio group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004104 aryloxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 125000005708 carbonyloxy group Chemical group [*:2]OC([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 125000006165 cyclic alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000596 cyclohexenyl group Chemical group C1(=CCCCC1)* 0.000 description 1
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000002433 cyclopentenyl group Chemical group C1(=CCCC1)* 0.000 description 1
- 125000001511 cyclopentyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001559 cyclopropyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C1([H])* 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229940117389 dichlorobenzene Drugs 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 125000002425 furfuryl group Chemical group C(C1=CC=CO1)* 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000006038 hexenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000004895 liquid chromatography mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 125000000951 phenoxy group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(O*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 125000003356 phenylsulfanyl group Chemical group [*]SC1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000002953 preparative HPLC Methods 0.000 description 1
- 125000004368 propenyl group Chemical group C(=CC)* 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010898 silica gel chromatography Methods 0.000 description 1
- 125000003808 silyl group Chemical group [H][Si]([H])([H])[*] 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 125000001302 tertiary amino group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
- 125000005425 toluyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000026 trimethylsilyl group Chemical group [H]C([H])([H])[Si]([*])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
本発明は、フラーレン誘導体およびフラーレン誘導体の製造方法に関する。
フラーレン化合物は、その特異な特性から物理や化学の分野で注目を浴びてきた。特に、１９９０年のアーク放電による大量合成法が確立されて以来、その研究はより注目を浴びている。フラーレン化合物は、電子材料、半導体、生理活性物質などとして有用な素材であるということが知られており、さらに多様なフラーレン誘導体の開発が望まれている。
非特許文献１では、ジメトキシベンジンを４，５−ジメトキシアニリン酸から生成させて、フラーレンに付加する製造方法が記載されている。この製造方法で得られたフラーレン誘導体は、フラーレンに単数または複数のベンゼン環が付加されたものであることが記載されている。
また、非特許文献２及び非特許文献３では環状のエノンを光照射によりフラーレンに四員環を導入する製造方法が提案されている。この製造方法では、フラーレンに結合する四員環のα位にカルボニル基を持つ化合物のみが生成されることが記載されている。
Ｍ．Ｏｈａｓｈｉ．ｅｔ ａｌ．Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．，１９９２，ｐ．２３３３−２３３４．
Ｄ．Ｉ．Ｓｃｈｕｓｔｅｒ.ｅｔ ａｌ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．１１５，Ｎｏ１８，１９９３，ｐ．８４９５−８４９６.
Ｍ，Ｏｒｆａｎｏｐｏｕｌｏｓ．ｅｔ ａｌ．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，Ｖｏｌ．６４，Ｎｏ．１０，１９９９， ｐ．３３９２−３３９３．
しかしながら、非特許文献１の製造方法では、ベンゼン環がフラーレンに結合した化合物しか生成することができなかった。また、この製造方法は工程が複雑であり、生産性に劣るという問題があった。
また非特許文献２および３の製造方法では、フラーレンに結合する四員環のα位にカルボニル基を持つ化合物しか生成することができなかった。
また非特許文献２および３の製造方法では、フラーレンに結合する四員環のα位にカルボニル基を持つ化合物しか生成することができなかった。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、新たな四員環を持つフラーレン誘導体およびその製造方法を得ることを目的とする。
本発明者らは、フラーレン骨格を有する化合物と特定のアレン誘導体とを、熱および／または光により反応させることで、新たな四員環を持つフラーレン誘導体が得られることを見出した。
すなわち、本発明は以下に示す構成を備えるものである。
すなわち、本発明は以下に示す構成を備えるものである。
〔１〕下記一般式（１）で表されるフラーレン誘導体。
（式中、ＦＬＮはフラーレン骨格であり、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立に炭素数１〜２０の有機基あるいは水素原子であり、前記Ｒ１が、芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基であり、ｎは１〜５の整数である。）
〔２〕前記Ｒ１の芳香族炭化水素基がアルコキシ基を有する〔１〕に記載のフラーレン誘導体。
〔３〕フラーレン骨格の炭素数が６０〜１２０である〔２〕に記載のフラーレン誘導体。
〔４〕ｎが１である〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体。
〔５〕〔１〕〜〔４〕のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体の製造方法であって、フラーレン骨格を有する化合物と下記一般式（２）のアレン誘導体とを、光および／または熱を用いて反応させる工程を有することを特徴とするフラーレン誘導体の製造方法。
（式中、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立に炭素数１〜２０の有機基あるいは水素原子であり、前記Ｒ１が、芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基である。）
〔２〕前記Ｒ１の芳香族炭化水素基がアルコキシ基を有する〔１〕に記載のフラーレン誘導体。
〔３〕フラーレン骨格の炭素数が６０〜１２０である〔２〕に記載のフラーレン誘導体。
〔４〕ｎが１である〔１〕〜〔３〕のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体。
〔５〕〔１〕〜〔４〕のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体の製造方法であって、フラーレン骨格を有する化合物と下記一般式（２）のアレン誘導体とを、光および／または熱を用いて反応させる工程を有することを特徴とするフラーレン誘導体の製造方法。
フラーレン骨格を有する化合物とアレン誘導体とを、光および／または熱を用いて反応させることにより、新規な四員環を持つフラーレン誘導体を得ることができる。
以下に、本発明の実施形態についてその構成を説明する。本発明は、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
［フラーレン誘導体］
本発明のフラーレン誘導体は、下記一般式（１）で表される。式中、ＦＬＮはフラーレン骨格であり、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立に炭素数１〜２０の有機基あるいは水素原子である。またＲ１が、芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基であり、ｎは１〜５の整数である。
なお、本発明において「フラーレン誘導体」とは、これらのフラーレン骨格に対して特定の基が付加した構造を有する化合物を意味し、「フラーレン骨格」とはフラーレン由来の閉殻構造を構成する炭素骨格をいう。
本発明のフラーレン誘導体は、下記一般式（１）で表される。式中、ＦＬＮはフラーレン骨格であり、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立に炭素数１〜２０の有機基あるいは水素原子である。またＲ１が、芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基であり、ｎは１〜５の整数である。
なお、本発明において「フラーレン誘導体」とは、これらのフラーレン骨格に対して特定の基が付加した構造を有する化合物を意味し、「フラーレン骨格」とはフラーレン由来の閉殻構造を構成する炭素骨格をいう。
また本発明のフラーレン誘導体は、フラーレン骨格にアレル誘導体が付加され、一般式（１）の構造を有する。そのため、求核攻撃に対して、反応性に乏しく安定性が高い。
同様の４員環構造を有する非特許文献２および３に記載されたフラーレン誘導体は、芳香族炭化水素基を有さないため、カルボニル基の炭素が求核攻撃を受けやすく安定性が低いという問題を有していたが、本発明のフラーレン誘導体は当該問題を解消することができる。
同様の４員環構造を有する非特許文献２および３に記載されたフラーレン誘導体は、芳香族炭化水素基を有さないため、カルボニル基の炭素が求核攻撃を受けやすく安定性が低いという問題を有していたが、本発明のフラーレン誘導体は当該問題を解消することができる。
また本発明のフラーレン誘導体は、Ｒ１が、芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基のいずれかを有している。そのため立体的に嵩高い置換基により反応が抑制され、安定性が高いという特性を有する。したがって、従来のフラーレン誘導体と比較しても電子材料、半導体、生理活性物質等に好適に用いることができ、高い性能を示すことができる。
Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立であり、炭素数１〜２０の有機基あるいは水素原子である。Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれが同一のものでもよく、異なるものでもよい。
Ｒ１〜Ｒ４が有機基である場合、その炭素数は１〜２０である。炭素数が２０より大きいと、フラーレン骨格に結合する基が嵩高くなってしまい、フラーレン骨格に付加させることが難しくなる。また中でも炭素数は、１〜１０であることが好ましい。炭素数が当該範囲であれば、有機溶剤との親和性の制御が容易となる。
Ｒ１〜Ｒ４に用いられる有機基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基およびイソプロピル基等の直鎖又は分岐の鎖状アルキル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基およびシクロヘキシル基等の環状アルキル基、ビニル基、プロペニル基およびヘキセニル基等の直鎖又は分岐の鎖状アルケニル基、シクロペンテニル基およびシクロヘキセニル基等の環状アルケニル基、エチニル基および１−プロピオニル基等のアルキニル基、フェニル基、ビフェニル基、トルイル基およびナフチル基等のアリール基、ベンジル基およびフェネチル基等のアラルキル基等が挙げられる。また、複素環基であってもよく、例えば、２−チエニル基、２−ピリジル基、フルフリル基等が挙げられる。中でも、アルキル基が好ましく、有機溶剤への溶解が容易となる。
またＲ１に用いられる芳香族炭化水素基としては、特に限定するものではないが、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラセニル基及び置換基を有するこれらの基等を用いることができる。中でも、フェニル基が好ましく、安定性が高い。
また芳香族炭化水素基が置換基を有する場合は、特に限定されるものではないが、例えばメチル基、エチル基およびブチル基などのアルキル基、フェニル基およびナフチル基などのアリール基、メトキシ基およびエトキシ基などのアルコキシ基、フェノキシ基などのアリールオキシ基、３級アミノ基、フッ素原子などのハロゲン原子、トリメチルシリル基およびトリエトキシシリル基などのシリル基、ヒドロキシ基、チオール基、ブチルチオ基等のアルキルチオ基、フェニルチオ基などのアリールチオ基、アセチル基などのアシル基、アセトキシ基などのカルボニルオキシ基などが挙げられる。中でも、アルコキシ基に置換されていることが好ましく、アレン誘導体とフラーレンの反応が容易であり、生産性に優れている。
本発明のフラーレン誘導体中のフラーレン骨格は、炭素数が６０〜２００のものを用いることができる。具体例としては、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４、Ｃ９６、Ｃ１２０、Ｃ２００等が挙げられる。また中でも、フラーレン骨格の炭素数は、６０〜１２０であることが好ましく、より好ましくは６０である。炭素数の少ないものの方が純度の高いものを容易に得ることができ、また特にＣ６０は他のフラーレン骨格よりも純度の高いものを容易に得ることができるためである。
また本発明のフラーレン誘導体における、ｎは１〜５である。これは、ｎが１〜５であれば、平易な条件で合成可能であるためである。またｎは１であることが好ましい。ｎが１であると、半導体として用いたときに、高い性能を発揮する。
［フラーレン誘導体の製造方法］
本発明のフラーレン誘導体の製造方法は、フラーレン骨格を有する化合物と下記一般式（２）のアレン誘導体とを、光および／または熱を用いて反応させる工程を有する。式（２）中、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立な炭素数１〜２０の有機基あるいは水素原子であり、前記Ｒ１が芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基である。
本発明のフラーレン誘導体の製造方法は、フラーレン骨格を有する化合物と下記一般式（２）のアレン誘導体とを、光および／または熱を用いて反応させる工程を有する。式（２）中、Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ独立な炭素数１〜２０の有機基あるいは水素原子であり、前記Ｒ１が芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基である。
まず、フラーレン骨格を有する化合物を準備する。フラーレン骨格を有する化合物は、公知の方法（例えばアーク放電を利用した方法）等で得ることができる。
フラーレン骨格を有する化合物は、フラーレン誘導体中のフラーレン骨格と同様のものを用いることができ、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４、Ｃ９６、Ｃ１２０、Ｃ２００等を用いることができる。中でもＣ６０がより好ましい。フラーレン骨格を有する化合物がＣ６０の場合、より高い収率でフラーレン骨格を有する化合物にアレン誘導体が付加されたフラーレン誘導体を得ることができる。
フラーレン骨格を有する化合物は、フラーレン誘導体中のフラーレン骨格と同様のものを用いることができ、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９４、Ｃ９６、Ｃ１２０、Ｃ２００等を用いることができる。中でもＣ６０がより好ましい。フラーレン骨格を有する化合物がＣ６０の場合、より高い収率でフラーレン骨格を有する化合物にアレン誘導体が付加されたフラーレン誘導体を得ることができる。
次にアレン誘導体を準備する。アレン誘導体も公知の方法で得ることができる。
本発明で用いるアレン誘導体は、前記式（２）中のＲ１が、芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基のいずれかである。芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基のいずれも有さない場合は、フラーレン骨格を有する化合物にアレン誘導体が付加されたフラーレン誘導体を得ることができない。これは、アレン誘導体の電子供与性が乏しいためと考えられる。
そのため、本発明のフラーレン誘導体の製造方法は、従来の環化付加反応と同様の方法を用いているが、アレン誘導体の一部が芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基のいずれかであることにより、従来の方法ではフラーレン骨格に付加することができなかったアレン誘導体を付加することを可能にしたものである。
本発明で用いるアレン誘導体は、前記式（２）中のＲ１が、芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基のいずれかである。芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基のいずれも有さない場合は、フラーレン骨格を有する化合物にアレン誘導体が付加されたフラーレン誘導体を得ることができない。これは、アレン誘導体の電子供与性が乏しいためと考えられる。
そのため、本発明のフラーレン誘導体の製造方法は、従来の環化付加反応と同様の方法を用いているが、アレン誘導体の一部が芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基のいずれかであることにより、従来の方法ではフラーレン骨格に付加することができなかったアレン誘導体を付加することを可能にしたものである。
またアレン誘導体のＲ１は、芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基のいずれかであることが好ましい。アレン誘導体のＲ１〜Ｒ４の複数が、芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基のいずれかで置換されていると、フラーレン骨格を有する化合物に複数のアレン誘導体が付加されたフラーレン誘導体（上述のフラーレン誘導体におけるｎが２以上のもの）の収率が高くなる。それに伴い、フラーレン骨格を有する化合物に１つのアレン誘導体が付加されたフラーレン誘導体の収率が減少する。
またアレン誘導体のＲ２〜Ｒ４は、前述のフラーレン誘導体中のＲ２〜Ｒ４と同一の炭素数１〜２０の有機基あるいは水素原子を用いることができる。中でもＲ２〜Ｒ４が、水素原子またはカルボキシル基であることが好ましい。当該Ｒ２〜Ｒ４を有するアレン誘導体を用いると、フラーレン骨格を有する化合物にアレン誘導体が付加されたフラーレン誘導体を高い収率で得ることができ、生産性の面で優れている。
次に、用意したフラーレン骨格を有する化合物とアレン誘導体とを溶媒中で混合する。この時の溶媒は特に限定されるものではないが、例えば、トルエン、ベンゼン、キシレン、トリメチルベンゼン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンを用いることができる。またアレン誘導体そのものを溶媒として用いることもできる。
フラーレン骨格を有する化合物とアレン誘導体との混合比は、フラーレン骨格を有する化合物に対して、１〜１０００倍モル量の範囲であることが好ましく、１〜１００倍モル量であることがさらに好ましい。１０００倍モル量より多くても、反応の制御が困難なため好ましくない。一方で、当該範囲内でアレン誘導体の量を適宜増減することで、フラーレン骨格を有する化合物への付加数を増減させることができる。
次に、フラーレン骨格を有する化合物とアレン誘導体とを含む溶媒に、光および／または熱を加える。
光および／または熱を加えると、環化付加反応が生じ、フラーレン骨格を有する化合物にアレン誘導体が付加する。すなわち、フラーレン誘導体が生成される。
環化付加反応とは、π電子系に対して別のπ電子系が付加反応を起こして環を形成する化学反応のことをいう。
光および／または熱を加えると、環化付加反応が生じ、フラーレン骨格を有する化合物にアレン誘導体が付加する。すなわち、フラーレン誘導体が生成される。
環化付加反応とは、π電子系に対して別のπ電子系が付加反応を起こして環を形成する化学反応のことをいう。
光のみを加える場合、その反応に用いる光の波長は適宜選択ができ、特に限定はされないが、アレン誘導体が吸収を持つ波長を含むことが好ましい。また光の強度、照射時間はフラーレン骨格を有する化合物、アレン誘導体および合成スケールによって異なる。そのため、特に限定されるものではないが、例えば、下記実施例で示す規模の合成では、反応容器に近接させた１５Ｗ以上のブラックライトで、１２時間以上照射すれば十分に反応が進行する。
また熱のみを加える場合、その反応温度は特に限定されるものではないが、４０℃以上で溶媒の沸点以下であることが好ましい。４０℃より温度が低いと十分に反応が進行しない。また溶媒の沸点以下であると、溶媒が蒸発してしまい安定的な反応の維持をすることが難しい。
また光および熱を同時に加える場合は、光のみを加える場合と比較して、光の強度および照射時間は少なくてもよい。また熱のみを加える場合と異なり、反応温度も４０℃より低くてもよい。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
アレン誘導体として以下の一般式（３）〜（１２）の１０種類を準備した。
（実施例１）
フラーレンとしてＣ６０（７．８ｍｇ，０．０１１ｍｍｏｌ）と一般式（３）のアレン誘導体（ａｌｌｅｎｅ １，７２．７ｍｇ，０．６３ｍｍｏｌ）とをベンゼン２５ｍＬに溶解し、アルゴンバブリングを５分間行い、脱気を行った後、８０℃で１２時間還流した。反応後の生成物の割合をＨＰＬＣにより定量した。次に、得られた反応溶液を溶媒留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより未反応のアレンを除いた後、分取ＨＰＬＣを用いて目的物を単離し、目的物をＬＣ−ＭＳ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｎｏｌｏｇｉｅｓ ６１２０ Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ ＬＣ／ＭＳ）、１Ｈ ＮＭＲにより、下記式（１３）の化合物が得られたことを確認した。なお、式（１３）中、ＦＬＮはＣ６０を表し、ｎは１〜５の整数を示す。
フラーレンとしてＣ６０（７．８ｍｇ，０．０１１ｍｍｏｌ）と一般式（３）のアレン誘導体（ａｌｌｅｎｅ １，７２．７ｍｇ，０．６３ｍｍｏｌ）とをベンゼン２５ｍＬに溶解し、アルゴンバブリングを５分間行い、脱気を行った後、８０℃で１２時間還流した。反応後の生成物の割合をＨＰＬＣにより定量した。次に、得られた反応溶液を溶媒留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより未反応のアレンを除いた後、分取ＨＰＬＣを用いて目的物を単離し、目的物をＬＣ−ＭＳ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｎｏｌｏｇｉｅｓ ６１２０ Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ ＬＣ／ＭＳ）、１Ｈ ＮＭＲにより、下記式（１３）の化合物が得られたことを確認した。なお、式（１３）中、ＦＬＮはＣ６０を表し、ｎは１〜５の整数を示す。
（実施例２）
１５Ｗのブラックライトを反応容器に近接させて光を照射しながら、室温で還流反応を行った以外は、実施例１と同様にして合成を行った。実施例１と同様の方法で、前記式（１３）の化合物が得られたことを確認した。
１５Ｗのブラックライトを反応容器に近接させて光を照射しながら、室温で還流反応を行った以外は、実施例１と同様にして合成を行った。実施例１と同様の方法で、前記式（１３）の化合物が得られたことを確認した。
（実施例３）
フラーレンとして、Ｃ７０を用いた以外は実施例１と同様にして合成を行った。実施例１と同様の方法で、前記式（１３）の化合物（ただし、式（１３）中、ＦＬＮはＣ７０である）が得られたことを確認した。
フラーレンとして、Ｃ７０を用いた以外は実施例１と同様にして合成を行った。実施例１と同様の方法で、前記式（１３）の化合物（ただし、式（１３）中、ＦＬＮはＣ７０である）が得られたことを確認した。
（実施例４）
フラーレンとして、Ｃ６０、Ｃ７０、および高次フラーレンの混合物を用いた以外は実施例１と同様にして合成を行った。実施例１と同様の方法で、前記式（１３）の化合物（ただし、ＦＬＮがＣ６０、Ｃ７０、および高次フラーレンのいずれかの混合物である）が得られたことを確認した。
フラーレンとして、Ｃ６０、Ｃ７０、および高次フラーレンの混合物を用いた以外は実施例１と同様にして合成を行った。実施例１と同様の方法で、前記式（１３）の化合物（ただし、ＦＬＮがＣ６０、Ｃ７０、および高次フラーレンのいずれかの混合物である）が得られたことを確認した。
（実施例５〜１０）
アレン誘導体として表１に示したように一般式（４）〜（９）のアレン誘導体（ａｌｌｅｎｅ ２〜７）のいずれか一つずつを用いた以外は、実施例１と同様にして合成を行った。またフラーレン誘導体が得られていることを、実施例１と同様の方法で確認した。
アレン誘導体として表１に示したように一般式（４）〜（９）のアレン誘導体（ａｌｌｅｎｅ ２〜７）のいずれか一つずつを用いた以外は、実施例１と同様にして合成を行った。またフラーレン誘導体が得られていることを、実施例１と同様の方法で確認した。
（比較例１）
反応温度を室温としたこと以外は、実施例１と同様にして合成した。なお、実施例１は光を照射していないため、比較例１では熱も光も加えていない。実施例１と同様の方法で確認した結果、フラーレン誘導体が得られなかった。
反応温度を室温としたこと以外は、実施例１と同様にして合成した。なお、実施例１は光を照射していないため、比較例１では熱も光も加えていない。実施例１と同様の方法で確認した結果、フラーレン誘導体が得られなかった。
（比較例２〜４）
アレン誘導体として表1に示したように一般式（１０）〜（１２）のアレン誘導体（ａｌｌｅｎｅ ８〜１０）のいずれか一つずつを用いた以外は、実施例１と同様にして合成を行った。実施例１と同様の方法で確認した結果、いずれの場合もフラーレン誘導体が得られなかった。
アレン誘導体として表1に示したように一般式（１０）〜（１２）のアレン誘導体（ａｌｌｅｎｅ ８〜１０）のいずれか一つずつを用いた以外は、実施例１と同様にして合成を行った。実施例１と同様の方法で確認した結果、いずれの場合もフラーレン誘導体が得られなかった。
実施例１〜１０、および比較例１〜４の各条件における、反応前の原料フラーレンに対する反応後の生成物の割合をＨＰＬＣにより定量した結果を表１に示す。
比較例１から、光および熱を加えないと付加反応が生じていないことがわかる。また比較例２〜４から、Ｒ１が芳香族炭化水素基、または一部が置換された芳香族炭化水素基でないと、付加反応が生じていないことがわかる。またＲ１及びＲ３の二つが芳香族炭化水素である実施例９は、アレン誘導体がフラーレン骨格を有する化合物に多数付加した多付加体の収率が高くなっていることがわかる。
本発明のフラーレン誘導体は、電子材料、半導体、生理活性物質など、様々な分野で用いるのに好適である。
Claims (5)
- 下記一般式（１）で表されるフラーレン誘導体。
- 前記Ｒ１の芳香族炭化水素基がアルコキシ基を有する請求項１に記載のフラーレン誘導体。
- フラーレン骨格の炭素数が６０〜１２０である請求項２に記載のフラーレン誘導体。
- ｎが１である請求項１〜３のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体。
- 請求項１〜４のいずれか一項に記載のフラーレン誘導体の製造方法であって、
フラーレン骨格を有する化合物と下記一般式（２）のアレン誘導体とを、光および／または熱を用いて反応させる工程を有することを特徴とするフラーレン誘導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014046930A JP6349497B2 (ja) | 2014-03-10 | 2014-03-10 | フラーレン誘導体およびフラーレン誘導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014046930A JP6349497B2 (ja) | 2014-03-10 | 2014-03-10 | フラーレン誘導体およびフラーレン誘導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015168673A JP2015168673A (ja) | 2015-09-28 |
| JP6349497B2 true JP6349497B2 (ja) | 2018-07-04 |
Family
ID=54201731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014046930A Active JP6349497B2 (ja) | 2014-03-10 | 2014-03-10 | フラーレン誘導体およびフラーレン誘導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6349497B2 (ja) |
-
2014
- 2014-03-10 JP JP2014046930A patent/JP6349497B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015168673A (ja) | 2015-09-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fuchibe et al. | Domino Friedel–Crafts‐Type Cyclizations of Difluoroalkenes Promoted by the α‐Cation‐Stabilizing Effect of Fluorine: An Efficient Method for Synthesizing Angular PAHs | |
| Lee et al. | Preparation of furo [3, 2‐c] coumarins from 3‐cinnamoyl‐4‐hydroxy‐2H‐chromen‐2‐ones and acyl chlorides: A Bu3P‐mediated C‐acylation/cyclization sequence | |
| Li et al. | Straightforward synthesis of phenanthrenes from styrenes and arenes | |
| Samakkanad et al. | IBX/I2-Mediated reaction of sodium arenesulfinates with alkenes: facile synthesis of β-keto sulfones | |
| Huang et al. | Visible-light-induced photocatalysis of 1, 1, 1-trifluoro-2-iodoethane with alkylalkenes and silyl enol ethers | |
| Xu et al. | Solvent-free iodine-promoted synthesis of 3, 2′-pyrrolinyl spirooxindoles from alkylidene oxindoles and enamino esters under ball-milling conditions | |
| Wang et al. | Synthesis and derivatization of hetera-buckybowls | |
| JP2006199674A (ja) | アミノ化フラーレンの製造方法 | |
| WO2008059771A1 (fr) | Procédé de production d'un dérivé du fullerène | |
| Wu et al. | cis-Specific cyanofluorination of vinyl azides enabled by electron-donor–acceptor complexes: synthesis of α-azido-β-fluoronitriles | |
| JP2019214584A (ja) | ハロゲン化化合物およびフラーレン誘導体の製造方法 | |
| JP2008231114A (ja) | フラーレン誘導体及びその製造方法 | |
| Matsuda et al. | Ruthenium-catalysed double trans-hydrosilylation of 1, 4-diarylbuta-1, 3-diynes leading to 2, 5-diarylsiloles | |
| JP6349497B2 (ja) | フラーレン誘導体およびフラーレン誘導体の製造方法 | |
| Tan et al. | Highly regioselective photodimerization of 1, 4-dihydropyridines: An efficient synthesis of novel 3, 6-diazatetraasteranes | |
| Link et al. | A 1, 5-Bifunctional Organomagnesium Reagent for the Synthesis of Disubstituted Anthracenes and Anthrones | |
| Huang et al. | Synthesis of Partially Hydrogenated Cycloparaphenylenes with Bent and Fused Structures Bearing Armchair Carbon Nanotube-like Connections | |
| JP4528968B2 (ja) | フェノール化合物の製造方法 | |
| Li et al. | AlCl3-Catalyzed Intramolecular Hydroarylation of Arenes with Alkynes | |
| JP2010138088A (ja) | フルオレン誘導体の製造方法 | |
| CN111362795B (zh) | 一类取代丁酸酯类衍生物的制备方法 | |
| Zamfir et al. | Towards a catalytic asymmetric version of the [3+ 2] cycloaddition between hydrazones and cyclopentadiene | |
| JP4211682B2 (ja) | フラーレン誘導体及びその製造方法 | |
| Fukuda et al. | Stereoselective synthesis of (Z)-2-bromo-2-CF3-vinyl phenyl sulfide and its Sonogashira cross-coupling reaction | |
| Dai et al. | Unexpected formation of fluorine-containing multiply substituted dispirocyclohexanes from the reaction of ethyl-4, 4, 4-trifluoro-1, 3-dioxobutanoate and 2-arylideneindane-1, 3-diones |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170209 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171109 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171128 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180206 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20180308 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180308 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20180427 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180427 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6349497 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |