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2017 Fiscal Year Research-status Report

非共有結合性相互作用を用いた有機ドナー・アクセプター類の創製

Research Project

Project/Area Number 17K05769
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

武田 貴志  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80625038)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords有機電子アクセプター / 水素結合 / 酸化還元
Outline of Annual Research Achievements

本研究では有機電子ドナー・アクセプターの電子状態調性の新しい手法として非共有結合性相互作用を用いることを提案し、その有効性を検証することを目的としている。本年度はよく定義された配置を有する水素結合を導入したアントラキノンを系統的に合成し、非共有結合性相互作用である水素結合がアントラキノンの電子状態を調性できるか検討を行った。
アントラキノンの1,4,5,8-位にアミノ基を導入することで強い分子内水素結合が生じると予想される。溶液中においても分子内水素結合を保持することを狙い、嵩高いアリールスルホニル基をアミノ基に連結した化合物を設計した。設計した化合物を合成し、その酸化還元特性をサイクリックボルタンメトリー法によって評価したところ、合成した化合物はアントラキノンと比較して明瞭な電子受容性の向上が認められた。これは電子供与性置換基のアミノ基の誘起効果から予想される結果(電子受容性の低下)とは異なる結果であり、水素結合がアントラキノンの電子状態に大きく影響を与えたことが示された。このことはアミノ基をN-メチル化し、水素結合の形成を不可能とした化合物との比較からも明瞭に確かめることができた。一方で、アミノ基上に嵩高い置換基がない場合は、水素結合性相互作用に基づく酸化還元電位の変調は認められなかった。このことは溶液中での水素結合部位の構造の固定が、水素結合相互作用による電子状態の調性に必須であることを示す結果である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究計画で提案した、有機電子ドナー・アクセプターの電子状態調性を非共有結合性相互作用によって実現することを実証することができた。その実現に必要な条件についても、本年度行った検討により具体的なものとすることができた。合成した化合物のバルク物性についても興味深い現象を見出している。これらの結果より、平成29年度の計画を十分達成しただけではなく、平成30・31年度に実施予定であった計画を一部先行達成したと判断することができる。上記の理由より本研究は当初の計画以上に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

本年度で得られた知見をもとに非共有結合性相互作用を組み込んだ新規電子ドナー・アクセプター類の開発を推進する。これと並行して、非共有結合性相互作用の構造・種類と電子調性の度合の相関について実験的な検討を実施する。合成した化合物のバルク物性も詳細に検討を進める。

Causes of Carryover

当該年度の購入予定としていた有機合成用物品が学内プロジェクト予算で別途充当されることとなり、物品費が大幅に減少した。このため次年度使用額が生じた。次年度使用額については新規有機ドナー・アクセプター類の合成に必要な試薬・溶媒購入経費として使用する計画である。

  • Research Products

    (10 results)

All 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Selective MeCN/EtCN soprtion and preferential inclusion of substituted benzenes in a cage structure with arylsulfonamide-armed anthraquinones2018

    • Author(s)
      Takashi Takeda, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, Yasutaka Suzuki, Jun Kawamata, Tomoyuki Akutagawa
    • Journal Title

      CrystEngComm

      Volume: 20 Pages: 17-24

    • DOI

      10.1039/c7ce01752a

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Host-guest molecular crystals of diamino-4,4-bithiazole and dynamic molecular motions via guest sorption2018

    • Author(s)
      Hiroshi Nishiyama, Takashi Takeda, Norihisa Hoshino, Kiyonori Takahashi, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, Tomoyuki Akutagawa
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 18 Pages: 286-296

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.7b01236

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Circular polarized luminescence of hydrogen-bonded molecular assemblies of chiral pyrene derivatives2018

    • Author(s)
      Hayato Anetai, Takashi Takeda, Norihisa Hoshino, Yasuyuki Araki, Takehiko Wada, Shunsuke Yamamoto, Masaya Mitsuishi, Hiromu Tsuchida, Tomoki Ogoshi, Tomoyuki Akutagawa
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 122 Pages: 6323-6331

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b12747

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The emergent intramolecular hydrogen bonding effect on the electronic structures of organic electron acceptors2017

    • Author(s)
      Takashi Takeda, Yasutaka Suzuki, Jun Kawamata, Shin-ichiro Noro, Takayoshi Nakamura, Tomoyuki Akutagawa
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 19 Pages: 23905-23909

    • DOI

      10.1039/c7cp04402j

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 有機化合物の集積構造の熱運動性に立脚した新奇バルク機能性材料創製2018

    • Author(s)
      武田 貴志
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
    • Invited
  • [Presentation] Crystal jumping of alkyl acridone and its dicyanomethylenated derivatives2017

    • Author(s)
      Takashi Takeda, Tomoyuki Akutagawa
    • Organizer
      24th Congress & General Assembly of the International Union of Crystallography 2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Arylsulfonamide substituted anthraquinones: unique electronic structures and selective molecular sorption behavior2017

    • Author(s)
      Takashi Takeda, Tomoyuki Akutagawa
    • Organizer
      17th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electron-deficient acene-based liquid crystals2017

    • Author(s)
      Takashi Takeda, Tomohiro Ikemoto, Tomoyuki Akutagawa
    • Organizer
      13th International Symposium on Functional pi-Electron Systems
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] PEGエステル基を有するテトラフェニルエチレン:凝集特性を示すAIE液体2017

    • Author(s)
      武田 貴志、山本 俊介、三ツ石 方也、芥川 智行
    • Organizer
      第28回基礎有機化学討論会
  • [Presentation] PEGエステル基を有するテトラフェニルエチレン:凝集特性を示すAIE液体2017

    • Author(s)
      武田 貴志、山本 俊介、三ツ石 方也、芥川 智行
    • Organizer
      第11回分子科学討論会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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