光による結合組み換えを利用したキノイド化合物の光反応に関する研究

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05421
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 波多野 さや佳 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 講師 (30648689)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 光有機反応 / ラジカル種 / キノイド構造 / フェノキノン誘導体

Outline of Annual Research Achievements

光有機反応ではラジカル機構で進行する反応が多く、その反応機構の解明や学術的な面からも有機ラジカルに関する研究が進展している。ラジカル種は反応性が高いため、新たな有機ラジカル分子を創製し磁気的相互作用および反応性を解明することで、これまでの概念を覆す新たな反応やそれに伴う結合形成、分子骨格を見出す可能性があり、基礎研究として非常に重要である。しかしその一方で、反応性が高いために有機ラジカル種は扱いが困難なことが多く、研究報告例が少ないのが現状である。本研究では、光照射による『結合組み換え』で構造が変化するフォトクロミック分子をリンカー骨格とした新規フェノキノン誘導体を用い、光の作用によってキノイド構造とビラジカル性の寄与をコントロール可能な新たな分子の創製および光反応を解明し、扱いが困難な有機ラジカル分野の新たな研究戦略指針を開拓することを目的とする。
本研究では、光照射による結合組み換えで構造が変化するノルボルナジエン誘導体をフォトクロミック分子としてリンカー骨格に用いた新規フェノキノン誘導体の光物性の解明を試みる。
令和２年度は、昨年度、各種測定から大まかに捉えた『光照射前後のスピン状態および反応機構の解明』を目的化合物である新規フェノキノン誘導体の光反応挙動について、より詳細な物性評価を行った。目的化合物である『フォトクロミック分子をリンカー骨格とした新規フェノキノン誘導体への光照射によって生成する光誘起ラジカル種』は非常に短寿命種であるため、反応機構の解明には量子計算も用いて検討を行い、妥当な反応機構が得られた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

電子スピン共鳴測定、時間分解吸収スペクトル測定、レーザーフラッシュフォトリシス測定などの各種測定に加え、量子化学計算を行うことで、目的化合物の妥当光反応機構を追究できたため。

Strategy for Future Research Activity

令和３年度は、これまで得られた目的化合物である『フォトクロミック分子をリンカー骨格とした新規フェノキノン誘導体への光照射によって生成する光誘起ラジカル種光反応機構の解明』について、研究成果をまとめる。
また、新規骨格を用いたフェノキノン誘導体の分子設計、量子化学計算による検討が完了次第、合成を行い、光反応性などの物性検討を行う。

Causes of Carryover

昨年度（令和２年度）は対面での学会発表がなく、その分の旅費代が使われなかったため、使用額が年度繰り越しとなった。
令和３年度は、合成測定に必要となる試薬・物品の購入を検討している。