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含ホウ素π電子系機能性分子材料の創成

研究課題

研究課題/領域番号 16J10133
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 有機化学
研究機関京都大学

研究代表者

上辺 将士  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードカルボラン / 芳香族アミン / π電子系分子 / 発光性分子 / ラジカルカチオン / 混合原子価化合物 / 磁性分子
研究実績の概要

20面体ホウ素クラスターであるカルボランやホウ素原子をトリフェニルアミン(TPA)に導入することで、新規のπ電子系分子材料を開発することを目的としている。例えば、ホウ素原子と窒素原子を大環状骨格中に同数持つシクロファン分子の異性体を合成し、発光特性を調べた。ホウ素原子と窒素原子の置換位置の違いのみで、吸収極大波長や蛍光量子収率の大きさなど光学特性が顕著に異なることを、分光学的手法を用いて明らかにした。この化合物の1電子酸化状態では、分子内電荷移動が起きることも溶液のESRスペクトル測定により明らかにした。これらの結果は、一般に無発光性分子として知られているTPAに発光特性を付与するための新たな分子設計指針を与えるものである。
また、分子内電荷移動の機構を解明するためのモデル分子としてTPAを複数有する種々の化合物を合成し、酸化種の混合原子価状態を評価した。異なる共役系スペーサーであるオルトフェニレンとオルトカルボランにTPAを導入した分子を合成し、量子化学計算、電気化学測定、酸化に伴う吸収スペクトル測定、溶液温度可変ESR測定を行うことで酸化種の電子状態を調べた。これらの化合物の1電子酸化種において、π共役ユニットであるオルトフェニレン体はスルーボンド相互作用に基づくClass IIの混合原子価状態を示し、σ共役ユニットであるオルトカルボラン体はスルースペース相互作用に基づくClass Iの混合原子価状態を示すことを明らかにした。2電子酸化体に関しては、オルトフェニレン体ではスピン間に分子内反強磁性的相互作用が働く一方で、オルトカルボラン体では磁気的相互作用が実質的に存在しないことを確認し、オルトフェニレンやオルトカルボランの電子的結合の強さについて知見を得た。つまり、TPAユニット間を結ぶ共役系スペーサーの違いにより、分子内電荷移動の制御が可能であることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Front Cover: Diazadibora[1.1.1.1]m,p,m,p-cyclophanes: Ambipolar Conjugated Macrocycles with Different B-π-N Embedded Patterns (Chem. Asian J. 7/2018)2018

    • 著者名/発表者名
      Ito Akihiro、Uebe Masashi、Kurata Ryohei、Yano Soichiro、Fueno Hiroyuki、Matsumoto Takashi
    • 雑誌名

      Chemistry - An Asian Journal

      巻: 13 号: 7 ページ: 710-710

    • DOI

      10.1002/asia.201800140

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Isolable Triradical Trication of Hexaaza[16]paracyclophane with Embedded 9,10-Anthrylenes: A Frustrated 3-Spin Systems2017

    • 著者名/発表者名
      R. Kurata, D. Sakamaki, M. Uebe, M. Kinoshita, T. Iwanaga, T. Matsumoto, A. Ito
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 19 号: 16 ページ: 4371-4374

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.7b02088

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recognizing Through-Bond and Through-Space Self-Exchange Charge/Spin Transfer Pathways in Bis(triarylamine) Radical Cations with Similar Geometrical Arrangements2017

    • 著者名/発表者名
      Uebe Masashi、Kazama Tatsuya、Kurata Ryohei、Sakamaki Daisuke、Ito Akihiro
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 56 号: 49 ページ: 15712-15717

    • DOI

      10.1002/anie.201709874

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mesityl-Substituted Acene Radical Cation: Decent Stability Comparable to Their Neutral States under Ambient Light and Air2017

    • 著者名/発表者名
      Uebe, M.; Kawashima, K.; Takahashi, K.; Ito, A.
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 23 号: 2 ページ: 278-281

    • DOI

      10.1002/chem.201605072

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Characterization of 6,13-Diamino-Substituted Pentacenes2016

    • 著者名/発表者名
      Ito, A.; Uebe, M.; Takahashi, K.; Ishikawa, H.; Sakamaki, D.; Sato, H.; Matsumoto, T; Tanaka, K
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 22 号: 6 ページ: 2165-2170

    • DOI

      10.1002/chem.201503996

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 9,10-Diaminoanthracenes Revisited: The Influence of N-Substituents on Their Electronic States2016

    • 著者名/発表者名
      Uebe, M.; Kato, T.; Tanaka, K.; Ito, A.
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 22 号: 52 ページ: 18923-18931

    • DOI

      10.1002/chem.201602490

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] トリフェニルアミン骨格を有する混合原子価分子の電荷/スピン移動に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      上辺将士, 伊藤彰浩
    • 学会等名
      日本化学会第98回春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and Electronic Properties of Carborane Derivatives Containing π-Conjugated Organic Molecular Unit2017

    • 著者名/発表者名
      上辺将士,風間達也,伊藤彰浩
    • 学会等名
      日本化学会第97回春季年会
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and Electronic Properties of Carborane Derivatives Containing π-Conjugated Organic Molecular Units2017

    • 著者名/発表者名
      Masashi Uebe, Tatsuya Kazama, Akihiro Ito
    • 学会等名
      13th International Symposium on Functional π-Electron Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intramolecular Through-Space Interaction between Triphenylamine Radical Cations Bridged by o-Phenylene or o-Carborane Linker2017

    • 著者名/発表者名
      Masashi Uebe, Tatsuya Kazama, Akihiro Ito
    • 学会等名
      ISNA17
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アミノ基およびボリル基を含むオリゴパラフェニレン誘導体の合成と電子物性2017

    • 著者名/発表者名
      兼田健介, 上辺将士, 伊藤彰浩
    • 学会等名
      第28回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] オルトフェニレンやオルトカルボランで架橋されたトリフェニルアミンラジカルカチオンの分子内スルースペース相互作用について2017

    • 著者名/発表者名
      第28回基礎有機化学討論会
    • 学会等名
      上辺将士, 風間達也, 伊藤彰浩
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] オリゴアセンラジカルカチオン種の電子状態2016

    • 著者名/発表者名
      上辺将士,川島健司,高橋一輝,伊藤彰浩
    • 学会等名
      第27回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      広島国際会議場(広島県・広島市)
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Electronic States of Oligoacene Radical Cations2016

    • 著者名/発表者名
      Masashi Uebe, Kazuki Takahashi, Kenji Kawashima, Akihiro Ito
    • 学会等名
      The 24th International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals ICSM 2016
    • 発表場所
      広州(中国)
    • 年月日
      2016-06-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 分子設計方法、プログラム、ホスト材料、発光分子および有機発光素子2017

    • 発明者名
      佐藤徹、上辺将士、鈴木克明、伊藤彰浩、梶弘典
    • 権利者名
      佐藤徹、上辺将士、鈴木克明、伊藤彰浩、梶弘典
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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