2021 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
20K22538
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Science |
|---|
Principal Investigator |
金友 拓哉 東京理科大学, 理学部第一部化学科, 助教 (70811876)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
|
| Keywords | 有機磁性体 / ニトロキシド / スピロ化合物 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では有機分子のみで構築された強磁性体(有機磁石)の設計指針の確立を目指す。π共役系の周期性と分子対称性を考慮した共有結合性有機構造体(COF)は構造とスピン配列の同時制御が可能となり、有機磁石の開発に期待される。本研究では化学的修飾が容易なスピロビアクリジンを基本骨格に採用した。
昨年度は、スピロビアクリジン上に6か所のニトロキシド(NO)部位を持つヘキサラジカルを合成し、分子内強磁性的相互作用の発現を報告した。本年度は、ヘキサラジカルの電子状態を詳細に理解するため、片側のアクリジン環上にのみNO部位を持つトリラジカルの量子化学計算を行った。その結果、不対電子が収容される軌道(SOMO)と２電子収容される軌道(HOMO)のエネルギー準位が逆転した特異な電子配置が示された。この知見は、2つのSOMO-HOMO準位の逆転を示すトリラジカル部位がスピロ直交したヘキサラジカルにおいて、学術的に興味深い電子状態が示されることを意味する。
また、本年度はスピロ化合物の磁性および合成経路を開拓する上で重要な役割を持つスピロ中心に着目し、10,10’位にNO部位を持つスピロビアクリジンのスピロ中心を炭素からSi、Geへ置換した類縁体の実験および理論計算を行った。それらの量子化学計算より、C>Ge>Siの順に分子内強磁性的相互作用は小さくなることが示唆された。実際にそれら類縁体の合成を進めたところ、ビラジカル種の単離まで至らなかったが、スピロ化合物を合成した。
以上より、π共役およびスピロ共役で連結したオリゴラジカル種の開発およびスピロ中心置換体の合成経路の開拓に成功した。
|
