2020 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of pi-Extended Helical Aromatic Compounds and Investigation on Their Chiral Molecular Functions
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18K05077
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
廣瀬 崇至 京都大学, 化学研究所, 准教授 (30626867)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ヘリセン / π拡張 / キラリティー / 単結晶構造 / 分子ワイヤー / 励起状態ダイナミクス / 中性ラジカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、π拡張型キラル化合物について、π拡張型らせん状化合物に特有分光物性・スピン物性と分子構造の関係性について調査を行った。
ヘキサベンゾコロネンをらせん状に展開した構造を持つπ拡張型[n]ヘリセンは、らせん長の伸長とともにHOMO-LUMOギャップが顕著に減少する特徴を有しており、らせん状分子ワイヤーとしての応用が期待できるキラル化合物群であることが明らかとなった。また、過渡吸収分光測定から、π拡張型[7]ヘリセンおよびπ拡張型[9]ヘリセンは最低エネルギー一重項励起状態の寿命が約1 ps程度以下と非常に高速な励起状態ダイナミクスを示すことが明らかとなり、高い光密度下での高効率な光吸収および光熱変換特性を示すことが示唆された。
また、奇数個のベンゼン環から構成されるヘリセンをπ拡張することで、奇数個のsp2炭素から構成されるπ拡張型らせん状化合物の設計が可能となる観点に着目し、π拡張型[6]ヘリセンの合成ととそのX線単結晶構造解析に成功した。DFT法を用いた量子化学計算の結果より、π拡張型[6]ヘリセンは中性ラジカル物性を示し、そのスピン密度がらせん状の分子骨格全体に非局在化することが示唆された。
以上のように、π拡張型らせん状構造についてらせん軸方向に分子サイズを伸長させることによってらせん状分子ワイヤーとしての応用が期待できること、また、奇数個の芳香環からなるヘリセンをπ拡張することで、中性ラジカル特性を持つらせん状化合物の創出が可能であることを示した。
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