Functional Ionic Liquids Containing Metal Complexes: Electronic Properties, Stimuli Responsiveness, and Gas Absorption Properties

• Project/Area Number: 16H04132
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Functional solid state chemistry
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: Mochida Tomoyuki 神戸大学, 理学研究科, 教授 (30280580)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桑原 大介 電気通信大学, 研究設備センター, 准教授 (50270468)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000); Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2017: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2016: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000)
• Keywords: イオン液体 / プラスチック結晶 / 金属錯体 / 相転移 / 柔粘性結晶 / レニウム錯体 / サンドイッチ型錯体

Outline of Final Research Achievements

A variety of functional ionic liquids containing cationic organometallic complexes and chelate complexes were synthesized. These liquids exhibited unique physical and chemical properties such as thermochromism, chemochromism, photoluminescence, and LCST properties. Ionic plastic crystals and coordination polymers related to these liquids were synthesized, and their structures and properties were elucidated.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

金属錯体を用いた機能性液体を開発し、液体の多彩な機能性を開拓した。さらに、固液境界相の物性を開拓した。本研究において、こうした従来の金属錯体科学にはなかった新しい研究領域が開拓され、その展開性が示された。

Research Products

• [Journal Article] Thermal Properties and Crystal Structures of Rhenium(I) Carbonyl Complexes with Tridentate Ligands: Preparation of Rhenium-Containing Ionic Liquids (2019)
  • Author(s): Cho Sok-Yong、Mochida Tomoyuki
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 59 Issue: 1 Pages: 847-853
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b03108
  • NAID: 120006782250
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synthesis, crystal structures, electrochemical properties, and complexation of ferrocene-based compounds: 1,2-bis(dimethyldithiocarbamate)ferrocene and 1,2-bis(benzothiazol-2-ylthio)ferrocene (2019)
  • Author(s): Horikoshi Ryo、Sumitani Ryo、Mochida Tomoyuki
  • Journal Title: Journal of Organometallic Chemistry Volume: 900 Pages: 120928-120928
  • DOI: 10.1016/j.jorganchem.2019.120928
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Phase transitions and crystal structures of organometallic ionic plastic crystals comprised of ferrocenium cations and CH2BrBF3 anions (2019)
  • Author(s): Kimata Hironori、Mochida Tomoyuki
  • Journal Title: Journal of Organometallic Chemistry Volume: 895 Pages: 23-27
  • DOI: 10.1016/j.jorganchem.2019.05.021
  • NAID: 120006653140
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal Structures and Melting Behaviors of 2D and 3D Anionic Coordination Polymers Containing Organometallic Ionic Liquid Components (2019)
  • Author(s): Kimata Hironori、Mochida Tomoyuki
  • Journal Title: Chemistry A European Journal Volume: 25 Issue: 43 Pages: 10111-10117
  • DOI: 10.1002/chem.201900979
  • NAID: 120006724655
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Phase Transitions and Crystal Structures of Ionic Plastic Crystals Comprising Quaternary Ammonium Cations and Carborane Anion (2019)
  • Author(s): Kimata Hironori、Sumitani Ryo、Mochida Tomoyuki
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 48 Issue: 8 Pages: 859-862
  • DOI: 10.1246/cl.190309
  • NAID: 130007687712
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Phase Transitions, Crystal Structures, and Magnetic Properties of Ferrocenium Ionic Plastic Crystals with CF3BF3 and Other Anions (2019)
  • Author(s): H. Kimata, T. Sakurai, H. Ohta, T. Mochida
  • Journal Title: CheistrySelect Volume: 4 Issue: 4 Pages: 1410-1415
  • DOI: 10.1002/slct.201900141
  • NAID: 120006557459
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of molecular structure on phase transitions of ionic plastic crystals containing cationic sandwich complexes (2018)
  • Author(s): H. Kimata, T. Mochida
  • Journal Title: Cryst. Growth Des. Volume: 18 Issue: 12 Pages: 7562-7569
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.8b01390
  • NAID: 120006550260
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mixed-Metal Coordination Polymers and Macrocycles Based on a Ferrocene-Containing Multidentate Ligand 1,2-Di(4-Pyridylthio)ferrocene (2018)
  • Author(s): R. Horikoshi, T. Tominaga, T. Mochida
  • Journal Title: Cryst. Growth Des. Volume: 18 Issue: 9 Pages: 5089-5098
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.8b00538
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Paramagnetic ionic liquids exhibiting thermochromism based on monomer-dimer equilibrium of cationic half-sandwich complexes (2018)
  • Author(s): T. Inagaki, T. Mochida, K. Takahashi, T. Sakurai, H. Ohta
  • Journal Title: J. Mol. Liq. Volume: 269 Pages: 882-885
  • DOI: 10.1016/j.molliq.2018.08.119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multifunctional ionic liquids from rhodium(I) isocyanide complexes: Thermochromic, fluorescence, and chemochromic properties based on Rh-Rh interaction and oxidative addition (2018)
  • Author(s): T. Tominaga, T. Mochida
  • Journal Title: Chem. Eur. J Volume: 24 Issue: 23 Pages: 6239-6247
  • DOI: 10.1002/chem.201800333
  • NAID: 120006477545
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Average intermolecular distances and dynamics of ruthenium-containing organometallic ionic liquids studied by Nuclear Overhauser Effects between 19F and 1H nuclei and NMR relaxation rate measurements (2018)
  • Author(s): C. Tei, D. Kuwahara, T. Higashi, T. Mochida
  • Journal Title: Bull. Chem. Soc. Jpn. Volume: 91 Issue: 4 Pages: 571-576
  • DOI: 10.1246/bcsj.20170313
  • NAID: 130006707584
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] サンドイッチ型錯体からなるイオン液体の相挙動・熱的性質 (2018)
  • Author(s): 持田智行
  • Journal Title: ファインケミカル Volume: 47 Pages: 14-18
• [Journal Article] Solvate and protic ionic liquids from aza-crown ethers: synthesis, thermal properties, and LCST behavior (2018)
  • Author(s): Y. Oba, M. Okuhata, T. Osakai, T. Mochida
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics Volume: 20 Issue: 5 Pages: 3118-3127
  • DOI: 10.1039/c7cp02807e
  • NAID: 120006406707
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Paramagnetic ionic plastic crystals containing the octamethylferrocenium cation: counteranion dependence of phase transitions and crystal structures (2018)
  • Author(s): T. Mochida, M. Ishida, T. Tominaga, K. Takahashi, T. Sakurai, H. Ohta
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics Volume: 20 Issue: 5 Pages: 3019-3028
  • DOI: 10.1039/c7cp02746j
  • NAID: 120006406706
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Valence Control of Ionic Molecular Crystals: Effect of Substituents on the Structures and Valence States of Biferrocenium Salts with Fluoro Tetracyanoquinodimethanides (2017)
  • Author(s): Mochida Tomoyuki、Funasako Yusuke、Kimata Hironori、Tominaga Takumi、Sakurai Takahiro、Ohta Hitoshi
  • Journal Title: Cryst. Growth Des. Volume: 17 Issue: 11 Pages: 6020-6029
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.7b01147
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coordination abilities of polycyano anions in the solid state: coordination geometries and d-d transition energies of mixed-ligand solvatochromic copper(II) complexes with B(CN)4, C(CN)3, and N(CN)2 anions (2017)
  • Author(s): X. Lan, T. Tominaga, T. Mochida
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 46 Issue: 15 Pages: 5041-5047
  • DOI: 10.1039/c7dt00675f
  • NAID: 120006484314
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of Substituents and Anions on the Phase Behavior of Ru(II) Sandwich Complexes: Exploring the Boundaries between Ionic Liquids and Ionic Plastic Crystals (2017)
  • Author(s): T. Tominaga, T. Ueda, T. Mochida
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics Volume: 19 Issue: 6 Pages: 4352-4359
  • DOI: 10.1039/c6cp08308k
  • NAID: 120006337784
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Thermochromic Magnetic Ionic Liquids from Cationic Nickel(II) Complexes Exhibiting Intramolecular Coordination Equilibrium (2017)
  • Author(s): Xue Lan; Tomoyuki Mochida; Yusuke Funasako; Kazuyuki Takahashi; Takahiro Sakurai; Hitoshi Ohta
  • Journal Title: Chem. - Eur. J. Volume: 23 Issue: 4 Pages: 823-831
  • DOI: 10.1002/chem.201604420
  • NAID: 120006337785
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] trans-Diaquabis(1,1,1,5,5,5-hexafluoropentane-2,4-dionato-κ2O,O′)cobalt(II) dihydrate (2017)
  • Author(s): T. Tominaga and T. Mochida
  • Journal Title: IUCrData Volume: 2 Issue: 1
  • DOI: 10.1107/s2414314617000025
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Valency engineering of ionic molecular crystals: Monovalent-divalent phase diagram for biferrocene-tetracyanoquinodimethane salts (2017)
  • Author(s): Tomoyuki Mochida, Yusuke Funasako, Takahiro Akasaka, Mikio Uruichi, and Hatsumi Mori
  • Journal Title: CrystEngComm Volume: 19 Issue: 11 Pages: 1449-1453
  • DOI: 10.1039/c7ce00134g
  • NAID: 120006337783
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Crystal Structures and Phase Sequences of Metallocenium Salts with Fluorinated Anions: Effects of Molecular Size and Symmetry on Phase Transitions to Ionic Plastic Crystals (2016)
  • Author(s): T. Mochida, Y. Funasako, M. Ishida, S. Saruta, T. Kosone, T. Kitazawa
  • Journal Title: Chemistry - A European Journal Volume: 22 Issue: 44 Pages: 15725-15732
  • DOI: 10.1002/chem.201603170
  • NAID: 120006337786
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] キラル置換基を有するサンドイッチ型ルテニウム錯体からなるイオン液体の合成と熱的性質 (2020)
  • Author(s): 山添智暉,角谷凌, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会
• [Presentation] 白金錯体のニトロ-ニトリト光異性化反応：結晶構造と反応性の相関 (2020)
  • Author(s): 中村伊武輝, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会
• [Presentation] レニウム錯体をカチオンとする光反応性イオン液体の開発 (2020)
  • Author(s): 趙錫穎, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会
• [Presentation] イオン液体を組み込んだ低融点配位高分子の結晶構造および熱的性質 (2019)
  • Author(s): 邱益, 木股寛統, 持田智行
  • Organizer: 第10回イオン液体討論会
• [Presentation] レニウムトリカルボニル錯体をカチオンとするイオン液体の開発 (2019)
  • Author(s): 趙錫穎, 持田智行
  • Organizer: 第10回イオン液体討論会
• [Presentation] ニトリト配位子を有する白金キレート錯体からなるイオン液体の開発 (2019)
  • Author(s): 中村伊武輝, 持田智行
  • Organizer: 第10回イオン液体討論会
• [Presentation] キラルなサンドイッチ型ルテニウム錯体からなるイオン結晶の合成と熱物性 (2019)
  • Author(s): 山添智暉, 持田智行
  • Organizer: 第10回イオン液体討論会
• [Presentation] ニトリト配位子を有する白金キレート錯体における結晶内光異性化反応 (2019)
  • Author(s): 中村伊武輝, 持田智行
  • Organizer: 第28回有機結晶シンポジウム
• [Presentation] チオエーテル基を導入したサンドイッチ型ルテニウム錯体系イオン液体の開発 (2019)
  • Author(s): 樊蓉, 角谷凌, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] イオン液体を組み込んだアニオン性配位高分子の開発 (2019)
  • Author(s): 邱益, 木股寛統, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] フェロセン誘導体を用いた常磁性プラスチック結晶の合成と評価 (2019)
  • Author(s): 木股寛統, 櫻井敬博, 太田仁, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] Synthesis of Rhenium-Containing Ionic Liquids with Tridentate Chelate Ligands (2019)
  • Author(s): 趙錫穎, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] サンドイッチ錯体を液化する：金属錯体で創る多彩な機能性液体性 (2018)
  • Author(s): 持田智行
  • Organizer: 第12回有機π電子系シンポジウム
• [Presentation] サンドイッチ型錯体をカチオンとする柔粘性イオン結晶の結晶構造および相転移 (2018)
  • Author(s): 木股寛統, 持田智行
  • Organizer: 第9回イオン液体討論会
• [Presentation] オニウムカチオンを含有する配位高分子の合成と熱的性質 (2018)
  • Author(s): 邱益, 木股寛統, 持田智行
  • Organizer: 第9回イオン液体討論会
• [Presentation] イオン液体成分を組み込んだ配位高分子の結晶構造および融解挙動 (2018)
  • Author(s): 木股寛統, 邱益, 持田智行
  • Organizer: 第27回有機結晶シンポジウム
• [Presentation] Rhイソシアニド錯体からなる有機金属イオン液体のサーモクロミズム (2018)
  • Author(s): 冨永拓海, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] Rhイソシアニド錯体からなる有機金属イオン液体の化学反応性 (2018)
  • Author(s): 冨永拓海, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 化学反応によって色調制御可能な金属錯体系サーモクロミックイオン液体の開発 (2018)
  • Author(s): 冨永拓海, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] サンドイッチ型ルテニウム錯体をカチオンとするポリイオン液体の開発 (2018)
  • Author(s): 角谷凌, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 重合性置換基を有するルテニウム錯体系イオン液体の開発 (2017)
  • Author(s): 角谷凌, 持田智行
  • Organizer: 第8回イオン液体討論会
• [Presentation] Rhイソシアニド錯体をカチオンとするサーモクロミックイオン液体の開発 (2017)
  • Author(s): 冨永拓海, 持田智行
  • Organizer: 第8回イオン液体討論会
• [Presentation] サンドイッチ型錯体を用いた柔粘性結晶および層状化合物の合成と性質 (2017)
  • Author(s): 木股寛統, 持田智行
  • Organizer: 第8回イオン液体討論会
• [Presentation] Preparation and properties of solvatochromic complexes with polycyano anions (2017)
  • Author(s): Lan Xue, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
• [Presentation] ポリシアノ系アニオンで架橋されたキュバン型ルテニウム四核錯体の合成および結晶構造 (2017)
  • Author(s): 冨永拓海, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
• [Presentation] アザクラウンエーテルを用いたアルカリ金属含有イオン液体の合成と性質 (2017)
  • Author(s): 大場友紀子, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
• [Presentation] アザクラウンエーテルを配位子とする金属錯体系イオン液体の熱物性およびLCST挙動 (2017)
  • Author(s): 大場友紀子, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
• [Presentation] 光反応性ルテニウム含有イオン液体から生成したキュバン型ルテニウム四核錯体の熱物性 (2017)
  • Author(s): 東智美, 冨永拓海, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
• [Presentation] フェロセン誘導体を用いた柔粘性イオン結晶の結晶構造および相転移 (2017)
  • Author(s): 石田舞, 持田智行
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
• [Presentation] Ionic liquids from metal complexes: physical properties and chemical reactivities (2016)
  • Author(s): Tomoyuki Mochida
  • Organizer: International Symposium on Supramolecular Science-Based Organic Materials and Devices
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] UV光によって配位高分子および多核錯体を生成するイオン液体の開発 (2016)
  • Author(s): 冨永拓海, 上田嵩大, 青木健一, 持田智行
  • Organizer: 第6回CSJ化学フェスタ2016
• [Presentation] Functional Ionic Liquids Containing Cationic Metal Complexes:Chemical Reactivities and Chromic Properties (2016)
  • Author(s): Tomoyuki Mochida
  • Organizer: Indo-Japan Discussion Meeting on Frontiers in Molecular Spectroscopy: From Fundamentals to Applications on Material Science and Biology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アザクラウンエーテルを配位子とする金属錯体系イオン液体の合成および熱物性 (2016)
  • Author(s): 大場友紀子, 持田智行
  • Organizer: 第7回イオン液体討論会
• [Presentation] 光反応性を有するルテニウム錯体系イオン液体：生成物の置換基依存性 (2016)
  • Author(s): 東智美, 冨永拓海, 持田智行
  • Organizer: 第7回イオン液体討論会
• [Presentation] オクタメチルフェロセンを用いた柔粘性イオン結晶の合成と評価 (2016)
  • Author(s): 石田舞, 持田智行
  • Organizer: 第7回イオン液体討論会
• [Presentation] キレート錯体系クロモトロピックイオン液体の開発 (2016)
  • Author(s): Lan Xue, 細川仁, 舟浴佑典, 持田智行, 高橋一志, 櫻井敬博, 太田仁
  • Organizer: 第7回イオン液体討論会
• [Presentation] Functional Ionic Liquid Materials from Metal Complexes (2016)
  • Author(s): Tomoyuki Mochida
  • Organizer: 12th Japan-China Joint Symposium on Conduction and Photoconduction in Organic Solids and Related Phenomena
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] サンドイッチ型Ru錯体系イオン液体の相挙動：アニオンおよび置換基の効果 (2016)
  • Author(s): 冨永拓海, 上田嵩大, 持田智行, 青木健一
  • Organizer: 第10回分子科学討論会
• [Presentation] サンドイッチ型Ru錯体系イオン液体の相挙動：アニオンおよび置換基の効果 (2016)
  • Author(s): 冨永拓海, 持田智行
  • Organizer: 第10回分子科学討論会
• [Presentation] ニッケル錯体をカチオンとする磁性サーモクロミックイオン液体の開発 (2016)
  • Author(s): Lan Xue, 持田智行, 高橋一志, 櫻井敬博, 太田仁
  • Organizer: 第10回分子科学討論会
• [Presentation] サンドイッチ型Ru錯体の相挙動と結晶構造：柔粘性結晶とイオン液体の境界 (2016)
  • Author(s): 冨永拓海, 持田智行
  • Organizer: 第25回有機結晶シンポジウム
• [Book] 光機能性有機・高分子材料における新たな息吹 (2019)
  • Author(s): 持田智行（分担執筆）
  • Total Pages: 333
  • Publisher: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781314143