Studies on Structures and Properties of pi Bonds Controlled by the Change of Silicon-Silicon pi Single Bond Lengths

• Project/Area Number: 21H01914
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: KYUSHIN Soichiro 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (40195392)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000); Fiscal Year 2023: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2021: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
• Keywords: ゲルマニウム－ゲルマニウムπ単結合 / ケイ素－ケイ素π単結合 / ジアニオン / シス付加 / ラジカルアニオン / 結合長変化

Outline of Research at the Start

研究代表者はケイ素－ケイ素π単結合をもつ化合物を合成し、その構造や性質について最近、報告した。ケイ素－ケイ素π単結合にはσ結合が存在しないので、通常の二重結合や三重結合のようにσ結合の束縛を受けない。σ結合が存在せず、結合長を変えられる状況では、π結合はどのような構造的、電子的、磁気的特徴を示すのであろうか。そのために本研究では、π単結合の結合長を変化させたときの構造、電子的性質、磁気的性質の変化、π単結合化合物を還元したときのラジカルアニオンの構造と性質、炭素－炭素、ゲルマニウム－ゲルマニウム、スズ－スズπ単結合化合物の合成、構造、性質に関する研究を行う。

Outline of Final Research Achievements

The following results were obtained in this research.
1) The reactions of bicyclo[1.1.0]tetragermane and -silane containing a pi single bond with terminal alkynes were examined. We found that the reactivity is different between the germane and silicon compounds. We clarified the reason.
2) The dianion of the bicyclo[1.1.0]tetragermane was formed by two-electron reduction. We studied how the structure is changed by the reduction.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々はケイ素－ケイ素π単結合をもつ化合物を合成し、その構造や性質について報告した。このケイ素－ケイ素π単結合にはσ結合が伴わず、π結合のみが存在している点で従来の二重結合や三重結合とは異なる。π単結合を利用すると、σ結合の束縛を受けないπ結合の本来の姿を明らかにすることが可能になる。
σ結合が存在しないとき、π結合はどのような構造的、電子的、磁気的特徴を示すのであろうか、というのが本研究の中心課題である。π単結合の結合長を変えることによって、従来、見えなかったπ結合の性質を明らかにできると期待され、学術的意義は大きいと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Highly Twisted Ladder Oligosilanes Bearing Phenyl and tert-Butyldimethylsilyl Groups (2024)
  • Author(s): Soichiro Kyushin, Koichi Arai, Ken-ichiro Kanno
  • Journal Title: Zeitschrift fuer anorganische und allgemeine Chemie Volume: 650 Issue: 15
  • DOI: 10.1002/zaac.202400034
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Partial and Complete Replacement of the Phenyl Group(s) of 1,1,3,3-Tetraphenyl-2,2,4,4-tetrakis(trimethylsilyl)cyclotetrasilane by Chlorine Atom(s) (2023)
  • Author(s): Shintaro Ishida, Yosuke Ishii, Tetsuya Fukasawa, Soichiro Kyushin
  • Journal Title: Chemistry - A European Journal Volume: 29 Issue: 70
  • DOI: 10.1002/chem.202302479
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 進展著しいオリゴシラン，14族クラスターの化学 (2023)
  • Author(s): 久新荘一郎
  • Journal Title: 化学 Volume: 78 Pages: 66-67
• [Journal Article] Improvement of the Fluorescence Quantum Yield of Triphenylene by the Rotational Effect of 4-(Trimethylsilyl)phenyl Groups (2022)
  • Author(s): Soichiro Kyushin, Hidetoshi Fujii, Keisuke Negishi, Hideyuki Matsumoto
  • Journal Title: Mendeleev Communications Volume: 32 Issue: 1 Pages: 87-90
  • DOI: 10.1016/j.mencom.2022.01.028
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ruthenium-Catalyzed Hydrosilylation of Alkynes with Preservation of the Si-Si Bond of Hydrooligosilanes: Regio- and Stereoselective Synthesis of (Z)-Alkenyloligosilanes and Carbonyl-Functionalized Alkenyldisilanes (2022)
  • Author(s): Ken-ichiro Kanno, Seiya Noguchi, Yukie Ono, Saki Egawa, Naoki Otsuka, Masato Mita, Soichiro Kyushin
  • Journal Title: Journal of Organometallic Chemistry Volume: 961 Pages: 122234-122234
  • DOI: 10.1016/j.jorganchem.2021.122234
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cooperation of σ-π and σ*-π* Conjugation in the UV/Vis and Fluorescence Spectra of 9,10-Disilylanthracene (2022)
  • Author(s): Soichiro Kyushin, Yuya Suzuki
  • Journal Title: Molecules Volume: 27 Issue: 7 Pages: 2241-2241
  • DOI: 10.3390/molecules27072241
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Reply to: "A Double Bond with Weak σ- and Strong π-Interactions is Still a Double Bond (2021)
  • Author(s): Soichiro Kyushin, Yoshikuni Kurosaki, Kyohei Otsuka, Haruna Imai, Shintaro Ishida, Toru Kyomen, Minoru Hanaya, Hideyuki Matsumoto
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 12 Issue: 1
  • DOI: 10.1038/s41467-021-24239-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Clusterization Effect on the 29Si NMR Signal of a Spiro Silicon Atom (2021)
  • Author(s): Akihiro Tsurusaki, Hiroyasu Sato, Soichiro Kyushin
  • Journal Title: Organometallics Volume: 40 Issue: 16 Pages: 2852-2858
  • DOI: 10.1021/acs.organomet.1c00318
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヘキサ-tert-ブチルビシクロ[1.1.0]テトラゲルマンおよびシランの反応 (2023)
  • Author(s): 井口龍雅，石田真太郎，久新荘一郎
  • Organizer: 第27回ケイ素化学協会シンポジウム
• [Presentation] テトラクロロビシクロ[2.2.2]オクタシランの合成、構造、反応 (2023)
  • Author(s): 佐藤 涼，髙橋榛菜，津留﨑陽大，久新荘一郎
  • Organizer: 第85回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
• [Presentation] ヘキサ-tert-ブチルビシクロ[1.1.0]テトラゲルマンの反応 (2023)
  • Author(s): 井口龍雅，石田真太郎，久新荘一郎
  • Organizer: 日本化学会第103春季年会
• [Presentation] ケイ素クラスターとは何か (2022)
  • Author(s): 久新荘一郎
  • Organizer: 第39回無機・分析コロキウム
  • Invited
• [Presentation] Dynamic Behavior of Band-Shaped Organosilicon Compounds (2022)
  • Author(s): Soichiro Kyushin
  • Organizer: 25th IUPAC International Conference on Physical Organic Chemistry
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Dynamic Behavior of Belt-Shaped Organosilicon Compounds (2022)
  • Author(s): Soichiro Kyushin
  • Organizer: 8th Asian Silicon Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 有機ケイ素化合物の超分子化学および動的挙動に関する最近の研究 (2021)
  • Author(s): 久新荘一郎
  • Organizer: 第55回有機反応若手の会
  • Invited
• [Presentation] 炭化ケイ素繊維の高度化のための化学からのアプローチ (2021)
  • Author(s): 久新荘一郎，市川慶介，小山 遊，白岩寛之，溝口和都，田中智大，山延 健，林 謙一，市川 宏，岡村清人，鈴木謙爾
  • Organizer: 日本金属学会2021年秋期（第169回）講演大会
  • Invited
• [Presentation] 有機ケイ素ベルト形シクロファンの構造と性質 (2021)
  • Author(s): 岩田和哉，高橋雅英，武藤仁美，笹川拡明，藤間佑樹，菅野研一郎，久新荘一郎
  • Organizer: 第31回基礎有機化学討論会
• [Presentation] 無酸素ポリ(ジメチルシリレン)の合成 (2021)
  • Author(s): 久新荘一郎
  • Organizer: 第40回無機高分子研究討論会
  • Invited
• [Book] 触媒総合辞典 (2023)
  • Author(s): 菅野研一郎，久新荘一郎
  • Total Pages: 548
  • Publisher: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254252743