コランニュレン

コランニュレン：バッキーボウルの魅力

コランニュレン（Corannulene、別名[5]サーキュレン）は、化学式C₂₀H₁₀で表される多環芳香族炭化水素です。5つのベンゼン環が円状に縮環した構造を持ち、その特異な形状から「バッキーボウル」（buckybowl）という愛称で呼ばれることもあります。これは、サッカーボール状のフラーレン（バッキーボール）を思わせるお椀型の形状に由来しています。

ユニークな構造と性質

コランニュレンの構造は、単なるベンゼン環の集合体ではありません。そのお椀状の形状は、分子に独特の性質を与えます。例えば、コランニュレンは「bowl-to-bowl反転」と呼ばれる現象を示します。これは、お椀が裏返るような分子運動で、そのエネルギー障壁は-64℃で10.2kcal/mol(42.7kJ/mol)と測定されています。

コランニュレンは、バックミンスターフラーレンの構成要素と見なすこともできるため、ナノテクノロジー分野においても注目されています。その構造の特異性から、様々な官能基を導入した誘導体の合成も盛んに行われています。これまでに、エチル基、エーテル基、スルフィド基、白金置換基、アリール基、フェナレニル縮環構造、インデノ環などを導入した誘導体が合成されています。

合成法の進化

コランニュレンの最初の合成は1966年、多段階に及ぶ複雑な有機合成によって達成されました。その後、1991年には瞬間真空熱分解による合成法も開発されました。この方法は溶液化学的合成よりも収率は低いものの、様々な誘導体を合成する上で有用な手法です。近年では、Siegelらによってグラム単位、さらにはキログラム単位での合成が実現し、研究の進展に大きく貢献しています。

芳香族性の謎

コランニュレンは芳香族性を示しますが、そのメカニズムは当初、議論の的でした。初期の研究者であるBarthと Lawtonは、コランニュレンを内側の6π電子系シクロペンタジエニルアニオンと外側の14π電子系[15]アヌレニルカチオンという二つの環構造からなる分子と解釈しました。このモデルに基づき、コランニュレンという名称が命名されました（core + annulene）。しかし、後の理論化学計算により、この解釈には疑問が呈されています。

コランニュレン研究の展望

コランニュレンは、その特異な構造と性質から、基礎科学研究において重要な役割を果たしています。さらに、ナノ材料科学や有機エレクトロニクス分野などへの応用も期待されており、今後の研究進展に期待が寄せられています。キログラム単位での合成が可能になったことで、新たな機能性材料開発への道が開かれ、その応用範囲はますます広がりを見せていくでしょう。

関連物質

* コロネン

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