2017 Fiscal Year Annual Research Report
Curve effect on the pai-electron moiety
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16K13954
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
安倍 学 広島大学, 理学研究科, 教授 (30273577)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アルケン / π軌道 / 局面π電子系 / ビシクロ[1.1.0]ブト－１(3)－エン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルケンは通常平面構造を有しており，その分子平面の垂直方向に拡がるπ軌道は，光エネルギーの吸収・放出，電子授受に関与し，分子・物質の機能発現の源である．近年，フラーレンやカーボンナノチューブに代表される局面π共役電子系を持つ炭素材料が次世代の機能性材料として注目されている．その理由としては，局面π電子系から生まれる特異な電子授受能力と低い励起エネルギーがあげられる．しかしながら，局面π電子系により生まれる電子物性の理解は未熟であり，局面π電子系の効果はよくわかっていない．
本研究では，フラーレンに代表される局面π電子系化合物の一部を切りだした，これまでにその合成が未到達のビシクロ[1.1.0]ブト－１(3)－エンに着目した．その歪んだπ電子系化合物の電子物性に関する情報を得ることができれば，局面π電子系の機能発現機構に知ることができる．そこで，その局面π電子系化合物の合成に際し，シクロブタン－1,3－ジイリデンジカルベン(DC)を原料に用いる方法に取り組んだ．まず，DCの最安定スピン多重度に関する研究を，CCSD(T)手法を用いて実施した。具体的には，4つの分子軌道π、π*、σ、σ*へのこれらの電子のつまり方によって、singlet (S)、triplet (T)、quintet (Q)といったスピン多重度の状態が考えられる。そこで、まず量子化学計算を用いてDCの最安定スピン多重度や分子構造、置換基Xの効果などについて精査した。その結果，置換基がH, F, SiH3のそれぞれの場合においてQ, Tσ, Tπ, S**, Sσπの5つの安定状態が存在することが確認され、いずれの場合もカルベン炭素間で二重結合を形成したSσπ状態が最安定スピン多重度であることが明らかとなった。この研究成果は，確かに，ビシクロ[1.1.0]ブト－１(3)－エンを合成できることを見出した．
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