π電子系の空間配置制御による機能性高分子の創製

• Project/Area Number: 07F07063
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 相田 卓三 The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): FATIN Hajjaj 東京大学, 大学院・工学系研究科, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2008: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 金属ポルフィリン / フラーレン / スピン / 金属内包フラーレン / 銅ポルフィリン / スピン相互作用 / 強磁性

Research Abstract

本研究では、固体でも複合体の解離が生じないためにLa@C82を封入可能な新規ポルフィリン環状二量体を設計し、分子内に4つのオレフィン部位を導入し、それらの間での閉環メタセシス反応によるLa@C82の封入を行った。得られた化合物は質量分析やHPLCにおいて全く解離の挙動を示さず、他のゲストによるLa@C82のキックアウトもされないことから、効果的に封入されていることが実験的に確かめられた。得られた化合物の一次元及び二次元ESR測定を行ったところ、La@C82を封入した化合物においてはフラーレンとホスト上のスピンが打ち消し合うように相互作用している(フェリ磁性)ことが分かった。これとは対照的に、封入を行う前駆体である包接化合物においては、以前見出した系と同様フラーレンとホスト上のスピンが同じ方向を向いている(フェロ磁性)ことが分かった。また、ホスト分子単独では、ホスト上の二つのスピンは独立に振る舞うことも分かった。以上の結果から、ゲスト分子の封入によりホストゲスト間のスピン相互作用がスイッチするという新しい現象が見つかった。原因については検討中であるが、封入によりLa@C82の配向が変化し、スピン相互作用がスイッチしたものと予想している。ホストゲスト間のスピン相互作用をスイッチする例はこれまで報告されておらず、今回の発見は超分子系におけるスピン相互作用の基礎に関して新しい知見をもたらすものと判断される。