2018 Fiscal Year Annual Research Report
π電子イオニクス：電荷を有するπ電子系の合成と自在な集合化
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18H01968
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
前田 大光 立命館大学, 生命科学部, 教授 (80388115)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | π電子系 / イオンペア / 集合体 / 半導体特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、新たなπ電子系イオンを創製し、その集合化および電子機能材料・デバイスへの展開、さらに物性や集合体形態に関わる学理の解明に挑戦した。今年度は電荷を有するπ電子系の合成および集合化を中心に検討した。とくに、拡張π電子系であるポルフィリンのAu(III)錯体が+1価のπ電子系カチオンとしてふるまうことに着目し、多様な対アニオンの導入やポルフィリンの周辺修飾によって構成ユニットの規則配列に基づく次元制御型集合体（超分子ゲル・液晶）の形成を新たに見出した（iScience 2019, Chem. Asian J. 2019）。また、π電子系に導入した酸ユニットの脱プロトン化によるπ電子系アニオンの修飾を実現し、π電子系の拡張とアニオンの安定化（Chem. Eur. J. 2019）や液晶中間相の発現（Chem. Eur. J. 2018）、新規π電子系骨格への展開（Chem. Commun. 2018）を報告した。また、アニオン会合能を有するπ電子系のアニオン会合挙動および次元制御型集合体への展開を行い、ヘテロ芳香環導入による動的挙動の検証（Chem. Asian J. 2019）や環状構造形成による高いアニオン会合能の発現（Org. Lett. 2018）、アニオン会合を利用した有機触媒への展開（Org. Lett. 2018）を報告した。一方、π電子系へのカチオンおよびアニオン部位の導入による双性イオンの形成と自己会合挙動の形成も実現した（Chem. Eur. J. 2018）。さらに、自己集合体（ナノキューブ）におけるゲスト種であるπ電子系アニオンの効果（Nature Commun. 2018, 2019）に関する内容を共同研究で実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
π電子系イオンからなる集合体の構成ユニットの形成手法として、イオン会合体を形成するπ電子系の合成、酸ユニットを導入したπ電子系の開発、さらにπ電子系の金属錯化による電荷付与を実現した。またイオン種の交換手法を検証し、多様な組み合わせを得る方法を開拓した。とくに、安定性や誘導体展開に優れたポルフィリンAu(III)錯体を基盤とした集合体形成に成功し、π電子イオニクスを確立する基礎的な事項を発表論文としてまとめ、公表することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
電荷を付与したπ電子系骨格の設計・合成、周辺修飾・誘導体の合成、電荷付与手法の開拓・検証、集合化に関わる最適化、さらに得られた集合体（材料）の物性・機能性への展開を継続して実施する。
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[Journal Article] Induced-fit expansion and contraction of a self-assembled nanocube finely responding to neutral and anionic guests2018
Author(s)
Zhan,Y.-Y.; Kojima, T.; Nakamura, T.; Takahashi, T.; Takahashi, S.; Haketa, Y.; Shoji, Y.; Maeda, H.; Fukushima, T.; Hiraoka, S.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 9
Pages: 4530
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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