Chiral Property Control by Crystal Phase Transition

• Project Area: Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering
• Project/Area Number: 20H04674
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nara Women's University
• Principal Investigator: 松本 有正 奈良女子大学, 自然科学系, 助教 (20633407)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: キラリティー / キラル結晶 / ソフトクリスタル / 結晶相転移 / 円二色性スペクトル / 有機結晶

Outline of Research at the Start

本研究は申請者が見出したアキラル-キラル結晶相転移現象を引き起こすベンゾフェノン誘導体のような多数の結晶多形を持ち，結晶相転移を引き起こす有機化合物についてその結晶多形の作り分けや相転移現象の制御を行い，さらにその発光特性の精査，結晶への発光分子の取り込み，結晶相転移の制御などを試みる。これにより円二色性や円偏光発光といったキラル光物性を外部の刺激によりコントロール可能な有機結晶材料の創出を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

分子が右手、左手の関係のように自身の鏡像となり重なり合わない、キラリティーという性質は、生体分子の多くがキラリティーを持つため有機合成分野においてこれまでも重要な研究課題であった。これに対して近年、キラリティーの概念は有機合成や分子のキラリティーだけでなく、集合体やナノ構造が持つキラリティーやキラル物性の応用が注目を集めている。本研究は本来キラリティーを持たないアキラルな分子が結晶化する際に、分子の配向や周期構造にキラリティーが現れる、アキラル化合物のキラル結晶化現象に着目し，結晶構造の持つキラリティーやキラルな結晶構造への分子の取り込みによって，キラリティーを持たない分子によるキラル物性の発現を目指す物である。前年度までの検討によりアキラルなベンゾフェノン誘導体が比較的キラル結晶化を起こしやすいことに着目し，この分子にアミンなどのドナー部位を持たせることでドナーアクセプター型の固体発光分子の合成、結晶化を行い。アキラル分子のみからなるキラルな有機固体発光材料を創出することのに成功している。また今年度の検討では、有機固体分子に対してキラルな光である円偏光を照射することで固体状態での円偏光の吸収特性が可逆に変化するという現象を見いだした。この現象は結晶中での分子の配列のキラリティーが、光という物理的な外部刺激による変化を受けることを示した例であり、そのメカニズムまではまだ明らかにできなかったが、光によるキラリティーのコントロール可能な有機結晶材料という応用上、興味深い発見である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Circular dichroism spectroscopy of catalyst preequilibrium in asymmetric autocatalysis of pyrimidyl alkanol (2021)
  • Author(s): Matsumoto Arimasa、Tanaka Ayame、Kaimori Yoshiyasu、Hara Natsuki、Mikata Yuji、Soai Kenso
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 57 Issue: 85 Pages: 11209-11212
  • DOI: 10.1039/d1cc04206h
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Asymmetric autocatalysis triggered by triglycine sulfate with switchable chirality by altering the direction of the applied electric field (2021)
  • Author(s): Kawasaki Tsuneomi、Kaimori Yoshiyasu、Shimada Seiya、Hara Natsuki、Sato Susumu、Suzuki Kenta、Asahi Toru、Matsumoto Arimasa、Soai Kenso
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 57 Issue: 49 Pages: 5999-6002
  • DOI: 10.1039/d1cc02162a
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Chiral Approach to Investigate Mechanism of Highly Efficient Thermally Activated Delayed Fluorescence (2021)
  • Author(s): Kikuya Hayashi, Arimasa Matsumoto, Shuzo Hirata*
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 57 Issue: 14 Pages: 1738-1741
  • DOI: 10.1039/d0cc08064k
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure and electrochemical properties of (μ-O)2Mn2(iii,iii) and (μ-O)2Mn2(iii,iv) complexes supported by pyridine-, quinoline-, isoquinoline- and quinoxaline-based tetranitrogen ligands (2021)
  • Author(s): Mikata Yuji、Kuroda Yasuko、Naito Kyoko、Murakami Kana、Yamamoto Chihiro、Yabe Shoko、Yonemura Shizuka、Matsumoto Arimasa、Katano Hajime
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 50 Issue: 12 Pages: 4133-4144
  • DOI: 10.1039/d1dt00184a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conversion of (μ-OH)2Mn2(II,II) complex to (μ-O)2Mn2(III,III) core supported by a quinoxaline-based tetranitrogen ligand (2020)
  • Author(s): Mikata Yuji、Murakami Kana、Ochi Ayaka、Nakagaki Fumie、Naito Kyoko、Matsumoto Arimasa、Mitsuhashi Ryoji、Mikuriya Masahiro
  • Journal Title: Inorganica Chimica Acta Volume: 509 Pages: 119688-119688
  • DOI: 10.1016/j.ica.2020.119688
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Tetrakisquinoline Analog of Calcium Indicator Quin2 for Fluorescence Detection of Cd2+ (2020)
  • Author(s): Mikata Yuji、Kaneda Minori、Tanaka Marin、Iwatsuki Satoshi、Konno Hideo、Matsumoto Arimasa
  • Journal Title: European Journal of Inorganic Chemistry Volume: 2020 Issue: 9 Pages: 757-763
  • DOI: 10.1002/ejic.201901323
  • Peer Reviewed
• [Presentation] アキラルなアゾベンゼンへの円偏光照射による固体円二色性の発現と制御 (2021)
  • Author(s): 永井佳南子・森美葉・三方裕司・松本有正
  • Organizer: 第29回有機結晶シンポジウム
• [Presentation] 光照射によるキラルなアゾベンゼン結晶の円二色性の変化 (2021)
  • Author(s): 森 美葉，永井 佳南子，三方 裕司，松本 有正
  • Organizer: Molecularr Chirality 2021
• [Presentation] アキラルなアゾベンゼンへ結晶への光照射による円二色性の発現と制御 (2021)
  • Author(s): 永井 佳南子，森 美葉，三方 裕司，松本 有正
  • Organizer: Molecularr Chirality 2021
• [Presentation] 面性キラリティーを持つ[2,2]-パラシクロファン誘導体の不斉分割とその結晶構造および円偏光特性 (2021)
  • Author(s): 長谷川 結・三方 裕司・松本 有正
  • Organizer: Molecularr Chirality 2021
• [Presentation] キラルなベンゾイル修飾[2.2]パラシクロファン誘導体の結晶構造およびその発光特性 (2021)
  • Author(s): 長谷川 結・三方 裕司・松本 有正
  • Organizer: 日本化学会第102春季年会
• [Presentation] アキラルあるいはラセミ体のアゾベンゼン結晶への光照射による円二色性の発現と制御 (2021)
  • Author(s): 森美葉，永井佳南子，三方裕司，松本有正
  • Organizer: 日本化学会第102春季年会
• [Presentation] ジアリールアミノベンゾフェノン誘導体におけるアリール置換基による構造および固体発光特性の変化 (2021)
  • Author(s): 讃岐 菜々子・黒﨑 瑞穂・三方 裕司・松本 有正
  • Organizer: 日本化学会第102春季年会
• [Presentation] アミノベンゾフェノン誘導体におけるベンゾイル側置換基による結晶構造の変化 (2021)
  • Author(s): 富原 桃花・黒﨑 瑞穂・三方 裕司・松本 有正
  • Organizer: 日本化学会第102春季年会