光感応性大環状へテラスマネンの創製と高効率光電荷移動システムの開発

• Project Area: Stimuli-responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules
• Project/Area Number: 15H00918
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 古川 俊輔 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (70625590)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2015: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 光電子移動 / 大環状分子 / 人工光合成 / ヘテラスマネン / 光物性

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，光合成反応中心の分子の立体配置に見立てた大環状アンテナ分子を創製し，高効率な電荷分離システムを構築することを目的とした．今年度の研究成果として，以下の２つを挙げる．
一つ目として，ヘテラスマネンを光吸収のためのクロモフォアとして選定し，これを共有結合性有機構造体（COF）のビルディングブロックとすることで，連続的な大環状構造体を構築することに成功した．本構造体は電子アクセプターの添加により，極めて長寿命の電荷分離状態を形成することを明らかにした．
二つ目として，本研究から派生した予想外の結果を挙げる．ヘテラスマネンの効率的合成手法として，トリフェニレンのヘキサリチオ化という独自の反応を利用した．この鍵反応を応用することで，３つのホスフィンスルフィドユニットを導入した新規分子を合成することに成功した．本分子は，π共役平面に直交した面外双極子モーメント(12.0 D)を有し，従来までの一般的な面外異方性分子の値と比較して極めて大きな値であることが分かった．また，本分子の面外異方性は，分子のπ共役平面に表・裏の二面性を与え，それぞれの分子面と金属表面との相互作用に関する考察も行った．

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis and Reactivity of a Ruthenocene-type Complex bearing an Aromatic π-Ligand with the Heaviest Group 14 Element (2017)
  • Author(s): Marisa Nakada, Takuya Kuwabara, Shunsuke Furukawa, Masahiko Hada, Mao Minoura, Masaichi Saito
  • Journal Title: Chemical Science Volume: 8 Issue: 4 Pages: 3092-3097
  • DOI: 10.1039/c6sc04843a
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Efficient Synthesis of 1,4-Bis-heteroatom-substituted Tetraselanylbenzenes via 1,4-Dilithiation of Hexaselanylbenzene and Investigation on Their Electronic Properties (2017)
  • Author(s): Masahiro Fujita, Shunsuke Furukawa, Masaichi Saito
  • Journal Title: Chemistry An Asian Journal Volume: 1 Issue: 9 Pages: 1303-1305
  • DOI: 10.1002/asia.201700164
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Triphosphasumanene Trisulfide: High Out-of-Plane Anisotropy and Janus-Type π-Surfaces (2017)
  • Author(s): Shunsuke Furukawa, Yuki Suda, Junji Kobayashi, Takayuki Kawashima, Tomofumi Tada, Shintaro Fujii, Manabu Kiguchi, Masaichi Saito
  • Journal Title: Journal of the Americal Chemical Society Volume: 139 Issue: 16 Pages: 5787-5792
  • DOI: 10.1021/jacs.6b12119
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Formation of Dibenzopentalene-linking Polymers under the Two-Zone CVD and Wet Conditions (2017)
  • Author(s): Masaichi Saito, Yuki Suda, Shunsuke Furukawa, Takahiro Nakae, Takahiro Kojima, Hiroshi Sakaguchi
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 印刷中
  • NAID: 130005906995
• [Journal Article] 256.The Chemistry of Heterasumanenes (2016)
  • Author(s): M. Saito, S. Furukawa, J. Kobayashi, T, Kawashima
  • Journal Title: Chem. Rec. Volume: 16 Issue: 1 Pages: 64-72
  • DOI: 10.1002/tcr.201500211
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ボウル型トリカルコゲナスマネンを基本π骨格とする共有結合性有機構造体（COF）の合成と性質 (2017)
  • Author(s): 林敬祐，古川俊輔，斎藤雅一
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学 日吉キャンパス，神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] スピロ架橋型ヘテラスマネンの合成とその多段階酸化還元挙動 (2017)
  • Author(s): 山岸健，林敬祐，古川俊輔，斎藤雅一
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学 日吉キャンパス，神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] Creation of π-Conjugated Molecules Having a Large Out-of-Plane Anisotropy (2017)
  • Author(s): Shunsuke Furukawa
  • Organizer: 感応性化学種が拓く新物質科学 第2回国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 広島大学学士会館レセプションホール，広島県東広島市
  • Year and Date: 2017-03-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Covalent Organic Frameworks on Trichalcogenasumanene π-Frameworks (2016)
  • Author(s): Shunsuke Furukawa, Keisuke Hayashi, Masaichi Saito
  • Organizer: 感応性化学種が拓く新物質科学 第4回若手国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪大学吹田キャンパス，大阪府吹田市
  • Year and Date: 2016-12-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 大きな面外異方性を有するトリホスファスマネンの金属界面での物性 (2016)
  • Author(s): 須田祐貴，古川俊輔，小林潤司，川島隆幸，多田朋史，藤井慎太郎，木口学，斎藤雅一
  • Organizer: 第6回CSJ化学フェスタ2016
  • Place of Presentation: タワーホール船堀，東京都江戸川区
  • Year and Date: 2016-11-14
• [Presentation] ボウル型トリヘテラスマネンを基本π骨格とする共有結合性有機構造体(COF)の合成 (2016)
  • Author(s): 林敬祐，古川俊輔，斎藤雅一
  • Organizer: 第27回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場，広島県広島市
  • Year and Date: 2016-09-01
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Triphosphasumanenes (2016)
  • Author(s): Shunsuke Furukawa, Junji Kobayashi, Takayuki Kawashima, Masaichi Saito
  • Organizer: International Conference on Phosphorus Chemistry
  • Place of Presentation: Kazan, Russia
  • Year and Date: 2016-06-05
• [Presentation] トリフェニレンの段階的リチオ化を利用した異核へテラスマネン類の合成とその性質 (2016)
  • Author(s): 林 敬祐，古川 俊輔，斎藤 雅一
  • Organizer: 日本化学会第96季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学京田辺キャンパス, 京都府京田辺市
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] Large Out-of-Plane Anisotropy of Two-Faced Triphosphasumanene Trisulfides (2016)
  • Author(s): Shunsuke Furukawa, Yuki Suda, Junji Kobayashi, Takayuki Kawashima, Tomofumi Tada, Shintaro Fujii, Manabu Kiguchi, Masaichi Saito
  • Organizer: 感応性化学種が拓く新物質科学 第3回若手国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス, 愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2016-03-09
• [Presentation] Triphosphasumanenes: A Janus-type π-surface (2015)
  • Author(s): Shunsuke Furukawa, Yuki Suda, Junji Kobayashi, Takayuki Kawashima, Masaichi Saito
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
  • Year and Date: 2015-12-15
• [Presentation] トリホスファスマネントリスルフィド: 表裏を有するπ共役化合物の創製 (2015)
  • Author(s): 須田 祐貴，古川 俊輔，小林 潤司，川島 隆幸，斎藤 雅一
  • Organizer: 第26回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 愛媛大学, 松山大学, 愛媛県松山市
  • Year and Date: 2015-09-24
• [Presentation] トリホスファスマネン：表・裏面を有するπ共役化合物の創製 (2015)
  • Author(s): 古川 俊輔，須田 祐貴，小林 潤司，川島 隆幸，斎藤 雅一
  • Organizer: 感応性化学種が拓く新物質科学 第４回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学宇治おうばくプラザ, 京都府宇治市
  • Year and Date: 2015-05-21
• [Remarks] Saito Group Website
  • URL: http://www.chem.saitama-u.ac.jp/msaito-lab/