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反芳香族性ノルコロールの次元性の拡張と物性解明

研究課題

研究課題/領域番号 16J10315
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
研究機関名古屋大学

研究代表者

吉田 拓矢  名古屋大学, 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
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2017年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード反芳香族性 / 環電流 / ジラジカル / HOMO-LUMOギャップ / ノルコロール / ポルフィリン類縁体 / 共役拡張 / ビラジカル / 置換基効果 / 電荷移動度
研究実績の概要

一般的に反芳香族分子の共役系をベンゼン縮環によってπ拡張すると分子の安定性が改善するものの、その反芳香族性は失われることが知られている。本研究では、反芳香族ポルフィリン類縁体であるノルコロールNi錯体(NiNc)の共役をベンゼン環によって拡張したテトラベンゾノルコロールNi錯体(NiTBNc)およびジベンゾノルコロールNi錯体(NiDBNc)を合成し、反芳香族ポルフィリンであるノルコロールに対するベンゼン縮環の効果を調べた。
NiTBNcとNiDBNcは逆Diels-Alder反応を利用して合成し、その構造をX線結晶構造解析により明らかにすることに成功した。これらの分子の安定性はNiNcよりも低下していた。1H NMR測定より、NiTBNc とNiDBNcの反芳香族性は一般的な場合とは逆にベンゼン縮環により強くなっていることが明らかになった。実測および計算から、2つのベンゾノルコロールは非常に小さいHOMO-LUMOギャップをもつことがわかり、この狭いギャップが強い反芳香族性を誘起していることが示唆された。さらにNiTBNc とNiDBNcの物性を詳しく調べたところ、温度可変NMR測定および磁気物性測定からベンゾノルコロールが一重項ジラジカル性をもつことも明らかになった。このように、ノルコロールに対するベンゼン縮環が通常の反芳香族分子の場合とは全く異なる物性変化をもたらすことを明らかにし、強い反芳香族性と開殻性を同時に実現する新しいタイプのπ共役分子の創出に成功した。
さらに、中心金属をもたないフリーベーステトラベンゾノルコロール(H2TBNc)を合成し、ベンゾノルコロールの性質についてさらに調査した。H2TBNcの1H NMRを測定すると、環内部の水素原子は57 ppm付近という極めて低磁場領域に観測され、強い反芳香族性による水素原子の脱遮蔽を観測することができた。

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

    (13件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] Yonsei University(韓国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Michigan(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Yonsei University(韓国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Benzonorcorrole Ni(II) Complexes: Enhancement of Paratropic Ring Current and Singlet Diradical Character by Benzo-Fusion2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Yoshida, Kohtaro Takahashi, Yuki Ide, Ryohei Kishi, Jun-ya Fujiyoshi, Sangsu Lee, Yuya Hiraoka, Dongho Kim, Masayoshi Nakano, Takahisa Ikeue, Hiroko Yamada, Hiroshi Shinokubo
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 57 号: 8 ページ: 2209-2213

    • DOI

      10.1002/anie.201712961

    • NAID

      120006477484

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct Amination of Antiaromatic NiII Norcorrole2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida, H. Shinokubo
    • 雑誌名

      Mater. Chem. Front.

      巻: 1 号: 9 ページ: 1853-1857

    • DOI

      10.1039/c7qm00176b

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancing the low-energy absorption band and charge mobility of antiaromatic Ni(II) norcorroles by their substituent effects2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 53 号: 6 ページ: 1112-1115

    • DOI

      10.1039/c6cc09444a

    • 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] 強い反芳香族性とジラジカル性を示すベンゾノルコロールの合成2018

    • 著者名/発表者名
      吉田拓矢、高橋功太郎、井手雄紀、岸亮平、藤吉純也、Lee Sangsu、平岡勇哉、Kim Dongho、中野雅由、池上崇久、山田容子、忍久保洋
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 反芳香族ノルコロールの置換基効果およびπ拡張による多彩な物性変化2017

    • 著者名/発表者名
      吉田拓矢、高橋功太郎、酒巻大輔、関修平、山田容子、忍久保洋
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応大学(神奈川県)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 反芳香族ノルコロールの簡便なC-Hアミノ化反応2017

    • 著者名/発表者名
      吉田拓矢、忍久保洋
    • 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] Strong Antiaromaticity and Biradicaloid Characters of Benzonorcorroles2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Yoshida、Kohtaro Takahashi、Yuki Ide、Takahisa Ikeue、Hiroko Yamada、Hiroshi Shinokubo
    • 学会等名
      17th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA-17)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ベンゾノルコロールの合成とその反芳香族性2016

    • 著者名/発表者名
      吉田拓矢、平岡勇哉、高橋功太郎、山田容子、忍久保洋
    • 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)
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and Antiaromaticity of Benzonorcorroles2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Yoshida
    • 学会等名
      第48回構造有機化学若手の会夏の学校
    • 発表場所
      白浜荘(滋賀県)
    • 年月日
      2016-08-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Tetrabenzonorcorrole: a benzo-fused 16π antiaromatic porphyrinoid2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Yoshida, Kohtaro Takahashi, Hiroko Yamada, Hiroshi Shinokubo
    • 学会等名
      9th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines (ICPP-9)
    • 発表場所
      南京(中国)
    • 年月日
      2016-07-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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