多重らせんオリゴイミダゾール金属錯体のヘリシティに起因した光学活性化と機能化

• Project/Area Number: 21655015
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Organic chemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 森田 靖 大阪大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (70230133)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2010: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2009: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 有機導電体 / ヘリケート / キラリティー / 超分子化学 / キラリテノー

Research Abstract

有機分子を構成成分とする新しい機能性物質を開拓する上で、分子間の相互作用を用いて分子を特定の構造体に集合化させることは必要不可欠なプロセスである。本研究者はイミダゾールが持つ強い水素結合能と配位結合能に注目し、イミダゾールを鎖状に連結したオリゴイミダゾールの設計・合成と、それらが構築する多様な分子集合体について研究を行ってきた。本申請研究では、オリゴイミダゾール類が遷移金属イオンを取り込んだ際に選択的に強固な三重らせん多核錯体を形成することに着目し、そのらせん構造に基づくキラリティーを活用した新機能物質の開発を目指す。
今年度は、三重らせん錯体に機能性部位を導入する試みとして、有機導電体の電子ドナー分子として広く活用されているテトラチアフルバレン(TTF)をクアテルイミダゾールに連結した分子を設計・合成した。滴定スペクトル法によってこの分子と様々な遷移金属イオンとの錯形成挙動を調べた結果、この分子がいずれの金属イオンに対しても高い配位能を有し、特にNi(II)との間に選択的に二核三重らせん錯体を与えることが示唆された。さらにこのNi(II)錯体を用いて電荷移動錯体の作製を行い、その性質について詳細に調べた。その結果、得られた電荷移動錯体中では二核三重らせん構造を保ったままTTF骨格がラジカルカチオン状態になっていること、さらに圧縮ペレットでの室温伝導度が10^<-6>Scm^<-1>程度の半導体であることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] Electronic Effect Stabilization of Spin-Delocalized Neutral Radical : Synthesis of 8-Cyano-6-oxophenalenoxyl Derivative and Quantitative Evaluation of the Electronic Structure based on Resonance Structure (2011)
  • Author(s): 西田辰介、森田靖
  • Journal Title: Chemistry-An Asian Journal Volume: (未定 印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthetic Organic-spin Chemistry for Structurally Well-defined Open-shell Graphene Fragments (2011)
  • Author(s): 森田靖
  • Journal Title: Nature Chemistry Volume: 3 Pages: 197-204
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ESR and ^1H-, ^<19>F-ENDOR/TRIPLE Study of Fluorinated Diphenylnitroxides as Synthetic Bus Spin-Qubit Radicals with Client Qubits in Solution (2011)
  • Author(s): 吉野共広、森田靖
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry Letters Volume: 2 Pages: 449-453
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Air-stable Curved π-Radical Based on Corannulene : Dynamic Electronic-spin Structure Induced by Temperature-dependent Conformational Changes (2010)
  • Author(s): 上田顕、森田靖
  • Journal Title: Australian Journal of Chemistry Volume: 63 Pages: 1627-1633
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Supramolecular Architectures and Hydrogen-Bond Directionalities of 4,4'-Biimidazole Metal Complexes Depending on Coordination Geometries (2010)
  • Author(s): 村田剛志、森田靖
  • Journal Title: Crystal Growth & Design Volume: 10 Pages: 4898-4905
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hexaazaphenalene Derivatives : One-Pot Synthesis, Hydrogen-Bonded Chiral Helix, and Fluorescence Properties (2010)
  • Author(s): 鈴木修一、森田靖
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 12 Pages: 5036-5039
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Alternating Covalent Bonding Interactions in a One-Dimensional Chain of a Phenalenyl-Based Singlet Biradical Molecule Having Kekule Structures (2010)
  • Author(s): 清水章弘、森田靖
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 132 Pages: 14421-14428
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Bowl-Shaped ortho-Semiquinone Radical Anion : Quantitative Evaluation of the Dynamic Behavior of Structural and Electronic Features (2010)
  • Author(s): 上田顕、森田靖
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 49 Pages: 6333-6337
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Triple-Stranded Metallo-Helicates Addressable as Lloyd's Electron Spin-Qubits (2010)
  • Author(s): 森田靖
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 132 Pages: 6944-6946
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three-dimensional Intramolecular Exchange Interaction in A Curved and Non-alternant π-Conjugated System : Corannulene with Two Phenoxyl Radicals (2010)
  • Author(s): 上田顕
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: vol 49 Pages: 1678-1682
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular Electron-spin Quantum Computers and Quantum Information Processing : Pulse-based Electron Magnetic Resonance Spin Technology Applied to Matter Spin-qubits (2009)
  • Author(s): 佐藤和信
  • Journal Title: Journal of Materials Chemistry Volume: vol 19 Pages: 3739-3753
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis, Crystal Structure, and Charge-Transfer Complexes of TTF Derivatives Having Two Imidazole Hydrogen-Bonding Units
  • Author(s): 村田剛志
  • Journal Title: Physica B Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Synthetic Organic-spin Chemistry:空気中でも安定な炭素中心型中性ラジカルの新展開 (2011)
  • Author(s): 森田靖
  • Organizer: 日本化学会中国四国支部 岡山地区化学講演会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス(招待講演)
  • Year and Date: 2011-01-31
• [Presentation] クアテルイミダゾールと亜鉛イオンから形成される三核三重らせん錯体 (2011)
  • Author(s): 信国浩文、森田靖
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会
  • Place of Presentation: 神奈川大学横浜キャンパス
• [Presentation] 三重らせん構造を有するオリゴイミダゾール金属錯体の合成と機能化 (2011)
  • Author(s): 森田靖
  • Organizer: 新学術領域研究「分子自由度」第4回領域会議
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス
• [Presentation] 「synthetic organic-spin chemistry」:空気中でも安定な炭素中心型中性ラジカルの新展開 (2010)
  • Author(s): 森田靖
  • Organizer: 京大グローバルCOE「第七回有機元素化学セミナー」
  • Place of Presentation: 京都大学宇治キャンパス(招待講演)
  • Year and Date: 2010-11-01
• [Presentation] Synthetic Organic-spin Chemistry:空気中でも安定な炭素中心型中性ラジカルの新展開 (2010)
  • Author(s): 森田靖
  • Organizer: 日本分析工業JAIセミナー
  • Place of Presentation: 梅田スカイビル(大阪府)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-10-22
• [Presentation] Synthetic Organic-spin Chemistry : Molecular Design and Dynamic Electronic-spin Nature of Air-stable π-Extended Neutral Radicals (2010)
  • Author(s): 森田靖
  • Organizer: WCU AMS Seminar
  • Place of Presentation: POSTECH(韓国)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-10-13
• [Presentation] Recent Progress in Air-stable π-Extended Neutral Radical Chemistry : Molecular Design and Dynamic Electronic-spin Nature (2010)
  • Author(s): 森田靖
  • Organizer: School of Chemistry and Molecular Biosciences Seminar, University of Queensland
  • Place of Presentation: クィーンズランド大学(オーストラリア)
  • Year and Date: 2010-07-15
• [Presentation] Solution-stability and Optical Resolution of Triply-helical Metal Complexes of Quaterimidazole (2010)
  • Author(s): 森田靖
  • Organizer: Designed π Systems-Synthesis, Properties, Theory and Function" at 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • Place of Presentation: Honolulu (米国)(招待講演)
• [Presentation] Supramolecular Approach for Implementation of Quantum Computers : Oligo(imidazole)-based Triple-helicate as Matter Spin Qubit (2010)
  • Author(s): 焼山佑美、森田靖
  • Organizer: "Self-Assembly and Coordination Chemistry" at 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • Place of Presentation: Honolulu(米国)
• [Presentation] 分子スピン量子ビットの分子設計と合成:スケーラブルな分子スピン量子ビットの開発 (2010)
  • Author(s): 森田靖
  • Organizer: 量子情報処理プロジェクト全体会議2010
  • Place of Presentation: ホテルニューフジヤ熱海(静岡県)
• [Presentation] Triple-stranded Metallo-helicates Addressable as Lloyd's Electron Spin-qubits of 1D Periodicity : A Chemists' Materials Challenge (2010)
  • Author(s): 焼山佑美、森田靖
  • Organizer: International Symposium on Physics of Quantum Technology (2010 ISPQT)
  • Place of Presentation: 東京 一橋記念講堂
• [Presentation] 三重らせん構造を形成するオリゴイミダゾール金属錯体の合成と光学分割 (2010)
  • Author(s): 焼山佑美
  • Organizer: 日本化学会第90春季年会
  • Place of Presentation: 近畿大学(東大阪市)
• [Presentation] TTFを導入したクアテルイミダゾールと金属イオンとの錯形成挙動 (2010)
  • Author(s): 松井佑実子
  • Organizer: 日本化学会第90春季年会
  • Place of Presentation: 近畿大学(東大阪市)
• [Presentation] Metal Complexes-Based Matter Spin-Qubits : An Approach to Lloyd Models and Materials Challenge for QC/QIPS (2009)
  • Author(s): 焼山佑美
  • Organizer: 2009 CREST量子情報処理ワークショップ
  • Place of Presentation: ホテルリゾーピア熱海(熱海市)
• [Presentation] Metal Complexes-Based Matter Spin-Qubits : New Approach and Materials Challenge for Implementation of Quantum Computers and Quantum Information Processing Systems (2009)
  • Author(s): 焼山佑美
  • Organizer: The 3rd Japanese-Russian Workshop on Open Shell Compounds and Molecular Spin Devices
  • Place of Presentation: 兵庫県立 淡路夢舞台国際会議場(淡路市)
• [Presentation] TTF-introduced Quaterimidazole : New Building Block for the Chiral Molecular Assemblies with Electron-donating Ability (2009)
  • Author(s): 松井佑実子
  • Organizer: The 3rd Japanese-Russian Workshop on Open Shell Compounds and Molecular Spin Devices
  • Place of Presentation: 兵庫県立 淡路夢舞台国際会議場(淡路市)
• [Presentation] Materials Challenge for Implementation of Quantum Computers and Quantum Information Processing Systems : What Can Organic Chemists Do? (2009)
  • Author(s): 焼山佑美
  • Organizer: IKCOC-11 (The 11th International Kyoto Conference of New Aspects of Organic Chemistry)
  • Place of Presentation: リーガロイヤルホテル京都(京都市)
• [Presentation] 拡張性を有する物質スピン量子ビットへの挑戦:オリゴイミダゾールから成る三重らせん型金属錯体の磁気的希釈単結晶の合成とその電子スピン構造 (2009)
  • Author(s): 焼山佑美
  • Organizer: 第20回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 群馬大学工学部(桐生市)
• [Presentation] TTFを導入したクアテルイミダゾール誘導体の合成と性質 (2009)
  • Author(s): 松井佑実子
  • Organizer: 第20回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 群馬大学工学部(桐生市)
• [Presentation] Synthesis, Crystal Structure, and Charge-Transfer Complexes of TTF Derivatives Having Two Imidazole Hydrogen-Bonding Units (2009)
  • Author(s): 焼山佑美
  • Organizer: 8th International Symposium On Crystalline Organic Metals, Superconductors And Ferromagnets (ISCOM2009)
  • Place of Presentation: 北海道ヒルトンニセコビレッジ(北海道ニセコ町)
• [Presentation] Exploration of Multi-stranded Helical Metal Complexes Composed of Oligo(imidazole)s (2009)
  • Author(s): 焼山佑美
  • Organizer: 4th East Asia Symposium on Functional Dyes and Advanced Materials (EAS4)
  • Place of Presentation: 大阪インターナショナルハウス(大阪市)
• [Book] Molecular Realizations of Quantum Computing 2007 (Kinki University Series on Quantum Computing, Vol.2) (2009)
  • Author(s): 佐藤和信
  • Publisher: World Scientific
• [Book] Stable Radicals : Fundamental and Applied Aspects of Odd-electron Compounds
  • Author(s): 森田靖
  • Publisher: Wiley-Blackwell, Ltd.(印刷中)
• [Remarks]
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/nakasuji/morita/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 有機半導体素子 (2009)
  • Inventor(s): 森田靖
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人大阪大学、株式会社カネカ
  • Filing Date: 2009-11-25
  • Overseas