2011 Fiscal Year Research-status Report
スピン非局在型の巨大π電子系有機ラジカルを基盤としたディスコティック液晶の開発
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23655041
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
森田 靖 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70230133)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | 開殻有機分子 / ディスコティック液晶 |
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| Research Abstract |
本研究では、トリオキソトリアンギュレン（TOT）を基盤とする、「電子スピン非局在性」と「液晶性」を併せ持つ巨大π電子系有機ラジカルディスコティック液晶の開発と新機能の創出を目指す。＜課題A＞種々の長鎖アルコキシ基を導入した三回対称型TOT誘導体、＜課題B＞TOTに非対称に置換基を導入したTOT誘導体の設計・合成を行い、それらの電子スピン構造などの基礎物性を明らかにしつつ、液晶性の発現と機能化について研究を行う。＜課題A＞TOTの臭素体に対するクロスカップリング反応を駆使することにより、巨大π電子系有機ラジカルディスコティック液晶の候補物質である、フェニレン基を介してアルコキシ基（OMe, O-n-C6H13, O-n-C12H25等）を３つあるいは９つ導入した誘導体の合成に成功した。これらのラジカルは他のTOT誘導体と同様に高い安定性を持ち、室温・空気中でも取り扱うことができる。また、電気化学測定や各種磁気共鳴スペクトル測定、量子化学計算を行い、これらの化学修飾が酸化還元挙動や電子スピン構造に与える影響を理論的・実験的に解明した。さらに、予備的な実験であるが、これらの一電子還元体のアニオン塩に対して温度制御下での偏光顕微鏡測定を行い、これが液晶性を示すことを明らかにした。＜課題B＞TOTに２つだけ臭素原子を導入したTOT(t-Bu)(Br)2 の合成に成功し、非対称置換基導入体の合成手法を確立した。また、TOT(t-Bu)2(Br)のラジカル前駆体を原料に用いたクロスカップリング反応を行い、臭素原子を様々な官能基と置換できることを明らかにした。さらに、非対称置換基導入体の中性ラジカルが対称型と同様に、室温・空気中でも取り扱うことができるほどに高い安定性を示すことを明らかにした。
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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
本研究のターゲット分子の一つであるフェニレン基を介してアルコキシ基を３つあるいは９つ導入したTOT誘導体の合成・単離に成功した。さらに、そのアニオン塩について液晶性を示すことを明らかにすることができた。また、非対称に置換基を導入したTOT誘導体合成の鍵化合物であるTOT(t-Bu)(Br)2 の合成手法ならびにTOT(t-Bu)2(Br)の置換基交換法を確立した。この誘導体を出発原料として、様々な鎖長のアルコキシ基の導入が可能になると期待される。 新規分子の合成は本研究課題でもっとも困難が予想される過程であり、これらの結果は本研究を遂行する上でもっとも基礎的かつ重要な第一歩である。
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| Strategy for Future Research Activity |
＜課題A＞については、さらに鎖長を伸ばした誘導体や枝分かれ構造を持つ誘導体の合成を検討する。＜課題B＞に関しては、TOT(X)2(Br)やTOT(X)(Br)2への長鎖アルコキシ基の導入を行う。合成した分子については、アニオン塩およびラジカル種を用いて温度制御下での偏光顕微鏡観察や熱分析、XRD測定により液晶相の発現を調べる。液晶相が確認されたものについては、液晶相での磁気的、分光学的測定を行い、巨大π電子系有機ラジカルディスコティック液晶に基づく新奇な物性・機能について探索を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
昨年に引き続き巨大π電子系有機ラジカルディスコティック液晶の合成検討を行うので、そのための有機合成用試薬、溶媒及びガラス製実験器具（消耗品）の購入を予定している。またこれらに加え、磁気共鳴スペクトルなどの物性測定に必要となる電子部品 (消耗品) の購入を見込んでいる。有機合成や各種物性測定を行う設備は現在すべて使用可能な状態にあり、新規の設備購入は必要としていない。また、本申請研究で得られた成果は、適時国内外の学会や学術論文で発表を行うので、そのための旅費等の費用を見込んでいる。
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