電子スピンニューテーション法による電荷を有する高スピン有機分子の電子構造

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10740275
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 佐藤 和信 大阪市立大学, 理学部, 講師 (90264796)
• Keywords: ESR / パルスESR / ニューテーション / 多価アニオン / 高スピン有機分子 / 高スピンクラスター

Research Abstract

有機分子の多段階還元により生成する安定な高スピン多価アニオン分子の電子構造を明らかにする目的で、複数のカルボニル基を有する1,3-ジベンゾイルベンゼンや3回対称軸をもつ高対称性分子デカサイクレンの多価アニオン状態をESR法及びパルスESRを用いた電子スピンニューテーション法により調べた。アルカリ金属を用いた金属接触還元により化学的に生成したl,3-ジベンゾイルベンゼンの多段階還元状態の無秩序配向ESRスペクトルは、スピン多重度の異なる複数の高スピン状態が混在する複雑なスペクトルを示した。磁場掃引を行いながら磁化のニューテーション運動を観測するニューテーションスペクトルの多次元化(2次元電子スピンニューテーション法)により、複雑なスピン混在系のESRスペクトルを分離、スピン多重度の決定および多重項種の同定を行った。2次元電子スピンニューテーションスペクトルの解析から、観測されたスペクトルには1価(S=1/2)及び2価(S=1)のモノ及びジアニオン状態以外にアルカリ金属イオンを介した分子間相互作用によりS=3/2、2などの高スピンクラスターに由来する信号が含まれていることを示した。さらに、ニューテーションスペクトルの結果を考慮した無秩序配向ESRスペクトルのシミュレーションにより、多価アニオン状態の微細構造パラメーターを決定し、1,3-ジベンゾイルベンゼンのジアニオン状態が擬縮重したLUMOとNLUMOの2つの軌道に電子が収容されることにより形成された基底3重項状態であることを明らかにした。一方、デカサイクレン分子では、アルカリ金属接触還元により生成した3価のトリアニオン状態がこれまで考えられていた基底2重項状態ではなく、同様に擬縮重したLUMOとNLUMOが関与した基底4重項状態であることを無秩序配向ESR法により示した。

Research Products

• [Publications] Hideo Tomioka: "Persistent High-Spin Polycarbene.Generation of Polybromonated 1,3,5-Tris-[2-[4-(Phenylcarbeno)=phenyl]ethynyl]benzene(S=3)and Spin Identification by Two-Dimensional Electron Spin Transient Nutation Spectroscopy" J.Am.Chem.Soc.120. 1106-1107 (1998)
• [Publications] Takeo Nakai: "Tribenzo-1,4,5,8,9,12-hexathiatriphenylene Dication and Dibenzo-1,4,5,8-tetrathiaphenanthrene Dication" Chem.Lett.933-934 (1998)
• [Publications] Kazunobu Sato: "Persistent high spin polycarbene(S=3)as studied by 2D-ESTN spectroscopy" Synthetic Metals. (印刷中). (1999)
• [Publications] Shigeaki Nakazawa: "Polyanionic high spin hydeocarbons width high symmetry" Synthetic Metals. (印刷中). (1999)
• [Publications] Kazunobu Sato: "2D-electron spin transient nutation(2D-ESTN)study of a persistent high-spin carbene(S=3)" Molecular Crystals and Liquid Crystals. (印刷中). (1999)
• [Publications] Kazunobu Sato: "Spin characterization of lanthanoid ion Eu^<2+>(^8S_<7/2>)in a CaF_2 single crystal by electron spin transient nutation spectroscopy" Molecular Crystals and Liquid Crystals. (印刷中). (1999)
• [Publications] Kazunobu Sato: "electron spin transient nutation phenomena of Lanthanide ion Eu^<2+>(^8S_<7/2>)in a CaF_2 single crystal by pulsed ESR spectroscopy" Magnetic Resonance & Related Phenomena. (印刷中). (1999)
• [Publications] Shigeaki Nakazawa: "ESR and Electron Spin Transient Nutation Study of Polyanionic High-Spin Clusters of 1,3-Dibenzoyl Benzene Derivatives" Magnetic Resonance & Related Phenomena. (印刷中). (1999)
• [Publications] Takeo Nakai: "Single-Crystal ESR of High Spin Nitrene with s-Triazine Skelton" Magnetic Resonance & Related Phenomena. (印刷中). (1999)
• [Publications] M.Luisa,T.M.B.Franco: "A novel intramolecular quarted ground state of decacyclene trianion" Molecular Crystals and Liquid Crystals. (印刷中). (1999)
• [Publications] Shigeaki Nakazawa: "Electronic states and spin characterization of polyanionic high-spin molecules and clusters derived from 1,3-dibenzoylbenzene derivatives as studied by ESR/electron spin transient nutation spectroscopy" Molecular Crystals and Liquid Crystals. (印刷中). (1999)
• [Publications] Takeji Takui: "Spinics;prospects for spin-mediated molecular electronics" Molecular Crystals and Liquid Crystals. (印刷中). (1999)
• [Publications] Tekeji Takui: "Magnetic Properties of Organic Materials" Marcel Dekker Inc.Publisher, 450 (1999)