2021 Fiscal Year Annual Research Report
Flexible control of covalent bonds based on redox-active highly strained compounds
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21H01912
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
石垣 侑祐 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (60776475)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 高歪化合物 / 酸化還元系 / 異性化 / 構造制御 / エレクトロクロミズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，極度に伸長した結合をもつ高歪化合物，あるいは光／熱などの外部刺激により構造変化を示すレドックス活性分子に着目し，前例のない応答性分子の創出を目的に，以下の三つの課題を並行して進めた。
課題Iでは，限界を超えて伸長した単結合をもつ化合物群の構築が重要となる。これまでに対称／非対称トロポン誘導体の合成法を確立したことから，これらを原料に伸長した結合を有する分子群を合成した。結晶中での結合長を温度可変単結晶X線結晶構造解析により明らかにし，極度に伸長した結合をもつことを見出した。
課題IIでは，先に見出した光／熱異性化を示す分子をベースに，従来にない機能創出を目指して非対称誘導体を設計，合成した。非対称化することで，中央六員環の環反転が異性化制御に重要な役割を担っていることを明らかにした。また，これらの構造変化ダイナミクスの詳細について，理論計算による裏付けを行い，次年度以降につながる分子設計指針を獲得することができた。
課題IIIでは，本研究に先立って合成したビスキノジメタン（BQD）誘導体に着目し，骨格拡張による多価カチオンの合成とアセン創出を目指して研究を実施した。BQD誘導体では，四電子酸化することでペンタセン骨格を有するテトラカチオンが形成する一方，還元過程では二段階の二電子還元が進行することを明らかにし，アントラセン骨格を有するジカチオンを中間体として経由するユニークな特性を有している。これらを踏まえ，現在までに中央骨格のπ拡張を行い，高次アセンの形成を示唆する結果が得られている。
以上の知見を基に，今後さらに研究を加速させる計画である。
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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
本研究課題にて設定した三つの課題において，それぞれ論文発表，あるいは新たな分子設計につながる重要な知見が得られていることから，順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題Iでは，結合の伸縮挙動について，X線結晶構造解析，ラマン測定，UV/Vis/NIR吸収スペクトルにより調査する。この際，温度変化による結合の伸縮／切断性を明らかにするため，各測定を低温及び高温下で実施することに加え，理論計算によってもサポートする。
課題IIでは，環反転の抑制が可能な分子を構築することで，目的とする応答系の実現に向けて検討を進める計画である。
課題IIIでは，高次アセン及び多価カチオンの創出に向け，実験結果を分子設計へフィードバックしながら検討を進める。
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Research Products
(34 results)
