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フェナレニルを基盤とした有機ラジカル一次元集積体の構築と固体物性

Research Project

Project/Area Number 14J01526
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Organic chemistry
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

内田 一幸  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2015: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsフェナレニル / 会合挙動 / 分解反応 / ビフェナレニリデン / 一次元集積体 / 二光子吸収特性 / 混合一次元集積体
Outline of Annual Research Achievements

申請者はフェナレニル骨格を基盤とした有機ラジカル集積体を構築することを目的とし、これまで様々な置換基を有するフェナレニル誘導体を合成・単離する中で、置換基のわずかな立体効果および電子効果を利用することでフェナレニルの集積化構造を制御できることを見出した。このようにフェナレニル本来の会合挙動に関する知見は、フェナレニル骨格の集積化構造をコントロールする上で必要不可欠であるといえる。このような観点から、申請者は電子効果の小さいメチル基を有する誘導体を合成し、固体状態および溶液状態における会合モードを明らかにした。トリメチルフェナレニルはいずれの状態においてもσ型の二量体とπ型の二量体の両方を形成しており、二量体間のエネルギー差が非常に小さいことを示唆した。つまり集積化を妨げるかさ高い置換基を用いることなく、フェナレニル誘導体の集積化構造をπ型へと導けることが明らかとなった。
一方、フェナレニルの分解反応を抑制することは、電気材料への応用を考えた際必須であるという観点から、フェナレニル本来の分解反応について検証した。具体的にはフェナレニルの分解過程に存在すると予測されるビフェナレニリデンを実験的に合成・単離し、その反応性を詳細に検証することで分解反応のメカニズムを考察した。合成に成功したビフェナレニリデンはフェナレニルの分解過程で明確に観測されたことから、分解反応のメカニズムを明らかにできたといえる。
以上の成果はJACS2報という形で非常に優れた評価を受けており、フェナレニルを基盤とした集積体の化学を進めるうえで重要な役割を担っていると考えている。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Biphenalenylidene: Isolation and Characterization of the Reactive Intermediate on the Decomposition Pathway of Phenalenyl Radical2016

    • Author(s)
      K. Uchida, S. Ito, M. Nakano,* M. Abe,* and T. Kubo
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 138 Issue: 7 Pages: 2399-2410

    • DOI

      10.1021/jacs.5b13033

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fluxional σ-Bonds of the 2,5,8-Trimethylphenalenyl Dimer: Direct Observation of the Sixfold σ-Bond Shift via a π-Dimer2016

    • Author(s)
      K. Uchida, Z. Mou, M. Kertesz, T. Kubo
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 138 Issue: 13 Pages: 4665-4672

    • DOI

      10.1021/jacs.6b01791

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Evidence of σ- and π-Dimerization in a Series of Phenalenyls2014

    • Author(s)
      Zhongyu Mou, Kazuyuki Uchida, Takashi Kubo, and Miklos Kertesz
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 136 Issue: 52 Pages: 18009-18022

    • DOI

      10.1021/ja509243p

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design and Synthesis of New Stable Fluorenyl-Based Radicals2014

    • Author(s)
      Yi Tian, Kazuyuki Uchida, Hiroyuki Kurata, Yasukazu Hirao, Tomohiko Nishiuchi, and Takashi Kubo
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 136 Issue: 36 Pages: 12784-12793

    • DOI

      10.1021/ja507005c

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dual Association Modes of the 2,5,8-Tris(pentafluorophenyl)phenalenyl Radical2014

    • Author(s)
      Kazuyuki Uchida, Yasukazu Hirao, Hiroyuki Kurata, Takashi Kubo, Sayaka Hatano, and Katsuya Inoue
    • Journal Title

      Chemistry An Asian Journal

      Volume: 9 Issue: 7 Pages: 1823-1829

    • DOI

      10.1002/asia.201402187

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] フェナレニルラジカルが示す自己会合挙動の解明2015

    • Author(s)
      内田一幸, 西内智彦, 平尾泰一, 久保孝史
    • Organizer
      基礎有機化学討論会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Year and Date
      2015-09-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Investigating The Unusual Electrocyclization of Biphenalenylidene Having Biradical Character2015

    • Author(s)
      Kazuyuki Uchida, Tomohiko Nishiuchi, Yasukazu Hirao, Takashi Kubo
    • Organizer
      Gordon Research Conference
    • Place of Presentation
      Holderness School, NH, USA
    • Year and Date
      2015-06-21
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 一重項ビラジカル性を有するビフェナレニリデンが示す特異な電子環状反応に関する研究2015

    • Author(s)
      内田一幸・西内智彦・平尾泰一・久保孝史
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      千葉県船橋市習志野台 日本大学船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] フェナレニルラジカルが示す二量化挙動の解明2014

    • Author(s)
      内田一幸・西内智彦・平尾泰一・久保孝史
    • Organizer
      第4回CSJ化学フェスタ
    • Place of Presentation
      東京都江戸川区船堀 タワーホール船堀
    • Year and Date
      2014-10-14 – 2014-10-16
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] フェナレニルラジカルが示す特異な二量化挙動に関する研究2014

    • Author(s)
      内田一幸・西内智彦・平尾泰一・久保孝史
    • Organizer
      第25回基礎有機化学討論会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市青葉区川内 東北大学川内キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-09
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] β置換フェナレニルラジカルの合成と会合挙動の解明2014

    • Author(s)
      内田一幸・西内智彦・平尾泰一・久保孝史
    • Organizer
      第34回有機合成若手セミナー
    • Place of Presentation
      大阪府豊中市待兼山町 大阪大学豊中キャンパス
    • Year and Date
      2014-08-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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