2020 Fiscal Year Annual Research Report
Excited state aromaticity in strained 4pi electron ring system: Synthesis and its application to open-shell molecules
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18K05073
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
中本 真晃 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (90334044)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 高歪みσ結合 / 反芳香族分子 / シクロブタジエン / ジラジカル構造 / テトラヘドラン / 原子価異性化 / シグマ共役 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高歪み炭素シグマ結合からなる正四面体炭化水素分子テトラヘドランと、その原子価異性体であり特異なπ電子系を有するシクロブタジエンを研究対象として、光や熱によって誘起される分子変換に関する実験的研究を遂行している。反芳香族性化合物の代表であるシクロブタジエンにおける光異性化機構の解明は、光エネルギーによって高活性な分子を作り出す研究への展開が期待され、その分子構造および電子状態の解明は重要な課題である。ここまでの研究において，ケイ素置換基により立体的かつ電子的に安定化されたテトラヘドランの光誘起原子価異性化により定量的にシクロブタジエンを合成できることが分かった。これらのシクロブタジエン誘導体は、他の方法では得難い化合物であり、本研究によって初めて安定に合成できた分子が含まれている。パイ系へと共役を拡張させたシクロブタジエンでは特異な電子状態になることが予想され、昨年度までにビラジカル性の発現などを明らかとしている。本研究課題では、シクロブタジエンをπ共役系へと拡張した分子や，ホウ素置換基およびリン置換基，鉄などの遷移金属置換基へと展開し，元素の違いによる反芳香族性への影響を詳細に調べた。
フェニレン基やビニレン基のようなパイ共役系へと導入した反芳香族分子では、エネルギー準位の近い非結合性分子軌道があるために、新たな開殻系分子モデルへの実験的アプローチとなると期待され、共役拡張型シクロブタジエンの電子構造に関して、実験的研究を精査している。複数の反芳香族分子ユニットをリンカーによって連結した分子において，分子間および分子内での相互作用について，X線結晶構造解析やNMRなどを用いての分子構造の解明と、紫外可視吸収スペクトルや蛍光スペクトル、およびサイクリックボルタンメトリーなどの測定により電子状態の詳細な検証に取り組んでいる。
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[Journal Article] Synthesis and properties of hypervalent electron-rich pentacoordinate nitrogen compounds2020
Author(s)
Yan Chenting, Takeshita Masato, Nakatsuji Jun-ya, Kurosaki Akihiro, Sato Kaoko, Shang Rong, Nakamoto Masaaki, Yamamoto Yohsuke, Adachi Yohei, Furukawa Ko, Kishi Ryohei, Nakano Masayoshi
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Journal Title
Chemical Science
Volume: 11
Pages: 5082～5088
DOI
Peer Reviewed
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