局所的らせん柔構造を有する新規な光機能性分子素子の理論設計

Publicly Offered Research

Project Area	Science on Function of Soft Molecular Systems by Cooperation of Theory and Experiment
Project/Area Number	26104503
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	Akita University
Principal Investigator	天辰禎晃秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90241653)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help	¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000) Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000) Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords	分子設計 / 計算化学 / 光機能性分子 / π電子共役系 / 分子回転モーター
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題においては我々が先に提案した新たな分子設計指針により、エチレノイド分子のシス‐トランス光異性化反応を利用した光機能性分子を理論計算の立場から検討している。平成27年度においては以下2つのテーマについてそれぞれ成果が得られた。（テーマ27-1）ポリメチレン鎖架橋されたフルオレン系エチレノイドMn-PCPFの光化学的挙動における鎖長依存性：平成26年度検討したペンタメチレン鎖架橋をしたM5-PCPFの光化学的挙動に関する知見を踏まえ、ポリメチレン鎖長をより短くすることにより分子回転モーターとしての機能的向上の可能性を検討した。その結果、テトラメチレン鎖（n=4）ではn=5の場合と同様、P-M’およびP’-M間の振動的挙動を示す配座が存在し、分子回転モーターの観点からはさらなる改良が必要であることが分かった。そこで、トリメチレン鎖（n=3）にした場合、可能な3つの安定配座がいずれも単一方向的回転性を有し、最も効率的なP-P’およびP’-P光化学的変換が起きる分子回転モーターとして有望であることが分かった。さらに、ジメチレン鎖（n=2）の場合についても、M3-PCPF同様の機能を有することが計算化学的には分かったが、かなり歪みの大きな分子構造を有しており、M3-PCPFに比べ、現実的に合成をすることが難しいと考えられる。 (テーマ27-2)9-(シクロペンテン-2,4-ジエン-1-イリデン)-9H-フルオレン(CPDYF)の光化学的挙動：回転子に不斉中心が存在しない新規なエチレノイド系分子回転モーターの理論設計を行うため、その親分子となるCPDYFに関し、昨年度計算した10電子10軌道のCASSCF法によるポテンシャル面を18πすべての電子を相関させたRASSCF法で再計算をした。その結果、計算方法に起因すると考えられた局所的なhumpやbasinが消失し、ポテンシャル面の精度を向上させることができた。
Research Progress Status	27年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	27年度が最終年度であるため、記入しない。