コランヌレン

コラヌレンは化学式C ₂₀ H ₁₀の多環芳香族炭化水素です。^{[ 2 ]}この分子はシクロペンタン環と 5 つのベンゼン環が融合した構造をしており、別名サーキュレンです。[ 5 ] 測地線ポリアレンであり、バックミンスターフラーレンの断片とみなせるため、科学的に興味深い分子です。この関連性とボウル型の形状から、コラヌレンはバッキーボウルとも呼ばれています。 バッキーボウルはバッキーボールの断片です。コラヌレンはボウルからボウルへの反転を示し、反転障壁は −64 °C で 10.2 kcal / mol (42.7 kJ /mol)です。^{[ 3 ]} 

コランヌレンにはいくつかの合成経路が存在する。フラッシュ真空熱分解法は一般的に溶液化学合成よりも化学収率が低いが、より多くの誘導体への経路を提供する。コランヌレンは1966年に多段階有機合成によって初めて単離された。 ^{[ 4 ]} 1971年にはコランヌレンの合成と性質が報告された。^{[ 5 ]} 1991年にはフラッシュ真空熱分解法が開発された。^{[ 6 ]} 溶液化学に基づく合成法の一つ^{[ 7 ]}は、オクタブロミドと水酸化ナトリウムの求核置換脱離反応からなる。

臭素置換基は過剰量のn-ブチルリチウムで除去される。

コランヌレンのキログラムスケールでの合成が達成された。^{[ 8 ]}

コランヌレン環をエチニル基^{[ 3 ] [ 9 ] [ 10 ]} 、エーテル基[11]、チオエーテル基^{[ 12 ]、白金官能基[13]} 、アリール基^{[ 14 ]}、フェナレニル基[ ^{15 ]および}インデノ基^{[ 16 ]}、フェロセン基^{[ 17 ]}などの新規官能基で官能^化することに多く^{の努力が注がれている}。

この化合物の芳香族性は、いわゆるアヌレン内アヌレンモデルで説明されます。このモデルによると、コランヌレンは、芳香族6電子シクロペンタジエニルアニオンが 芳香族14電子アヌレニルカチオンに囲まれた構造になっています。このモデルは、1966年にコランヌレンを初めて合成した際にBarthとLawtonによって提案されました。^{[ 4 ]}彼らはまた、アヌレン内アヌレンモデル（コア＋アヌレン）から派生した慣用名「コランヌレン」も提案しました。

しかし、後の理論計算ではこの近似の妥当性に異議が唱えられている。^{[ 18 ] [ 19 ]}

ビコランヌレニルは、コランヌレンの脱水素カップリング生成物です。式は C ₂₀ H ₉ -C ₂₀ H ₉で、単一の CC 結合で連結された 2 つのコランヌレン ユニットから構成されています。分子の立体化学は、単一置換コランヌレニルの非対称性と中心結合のらせん状のねじれという 2 つのキラル要素から構成されています。中性状態では、ビコランヌレニルは 12 のコンフォーマーとして存在し、複数のボウル反転と結合回転によって相互変換します。^{[ 27 ]} ビコランヌレニルがカリウム金属で二価アニオンに還元されると、中心結合は顕著な二重結合性になります。この変化は、中心結合上に局在する LUMO 軌道を持つ軌道構造に起因します。^{[ 28 ]}ビコランヌレニルがリチウム金属で八価アニオンに還元されると、超分子オリゴマーに自己集合します。^{[ 29 ]}このモチーフは「荷電ポリアレンのスタッキング」を示しています。

コラヌレン基は、πスタッキングに基づく相互作用を伴うホスト-ゲスト化学で使用され、特にフラーレン（バックキャッチャー）^{[ 30 ] [ 31 ]}だけでなくニトロベンゼンとも使用されます。^{[ 32 ]}

アルキル置換コラヌレンは、サーモトロピック六方晶カラム状液晶メソフェーズを形成する。^{[ 33 ]}コラヌレンはデンドリマーのコアグループとしても使用されている。^{[ 14 ]} 他のPAHと同様に、コラヌレンは金属に配位する。 ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]}エチニル基を有するコラヌレンは、青色発光体としての潜在的な用途について研究されている。^{[ 10 ]}その構造は、赤外分光法、ラマン分光法、およびX線光電子分光法によって分析された。^{[ 41 ]}

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