Elucidation of Electronic Structures and Physical Properties of m-Quinodimethane-Based Open-Shell Molecules
| Project/Area Number |
20H02723
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
清水 章弘 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (30584263)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2020: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
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| Keywords | 双性イオン / ジラジカル / キノジメタン / 開殻 / 三重項 / 基底三重項 / ケクレ炭化水素 / ビラジカル / 炭化水素 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、m-キノジメタン構造を基盤とする開殻性π共役分子の研究として、1) ヘテロ原子によりπ共役双性イオンの基底スピン多重度を制御し、電子構造と物性を解明すること、2) 含ヘテロ原子π共役双性イオンの高い反応性を利用して、新規π共役分子の合成法を開発すること、3) 基底三重項の縮合多環炭化水素を合成し、電子構造と物性を解明すること、に取り組む。不対電子の相互作用を制御し、基底状態が高スピン状態になる方法を示すことにより、今後の高スピンπ共役分子の研究に大きな影響を与えると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では m-キノジメタン構造を基盤とする開殻性π共役分子の研究として、1) 不対電子を相互作用させるヘテロ原子により、π共役双性イオンの基底スピン多重度を制御し、電子構造と物性を解明すること、2) 含ヘテロ原子π共役双性イオンの高い反応性を利用して、新規π共役分子の合成法を開発すること、3) 基底三重項の縮合多環炭化水素を単離し、電子構造と物性を解明すること、を研究目標としている。
本年度は、主に 3) について大きな進展があった。まず、基底三重項のケクレ炭化水素分子であるビスジベンゾシクロヘプタベンゼンにかさ高い置換基を導入した誘導体を設計・合成し、結晶として単離することに成功した。吸収スペクトル、酸化還元特性、ESR スペクトルなどの測定により、詳細な電子状態や各種基礎的な光学的、電気化学的、磁気的性質を明らかにし、温度可変 ESR スペクトルの測定により、基底三重項であることを実験的に明らかにした。本研究は基底三重項のケクレ炭化水素を初めて結晶として単離した研究である。また、窒素原子を導入した基底三重項のπ共役ジラジカルカチオンを設計し、その合成と単離に成功した。基底三重項のジラジカルであるにも関わらず安定であり、様々な溶媒中で、空気中で安定であり、GPC による精製が可能であった。精製した試料を用いて、詳細な電子状態や各種基礎的な光学的、電気化学的、磁気的性質を明らかにし、不対電子が分子全体に非局在化することを実験的に明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
基底三重項のケクレ炭化水素分子の合成・単離、および、基底三重項の含窒素π共役ジラジカルカチオンの合成・単離に成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
3) の基底三重項の含窒素π共役ジラジカルカチオンについて、三重項種として例のない物性を明らかにし、安定性に対する置換基の影響を明らかにする。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
