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一重項ビラジカル種の励起状態の電子構造解明と機能性の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18H01965
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

久保 孝史  大阪大学, 理学研究科, 教授 (60324745)

研究分担者 中野 雅由  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (80252568)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
キーワード一重項ビラジカル / シングレットフィッション / Baird芳香族性 / 三重項状態 / オルトキノジメタン / フェナレニル / アントラセン / 励起状態 / Baird芳香族性
研究成果の概要

本研究の目的は、一重項ビラジカル種という分子内に不対電子を二つ有する化合物の励起状態の性質を解明することである。特に、SFとBaird芳香族性の二点に注目し、その発現機構の実験的・理論的解明、実験的検証に適した化合物の分子設計と実際の合成、さらに合成した化合物の物性評価を通じた新しい現象の探索を目指した。実際に、オルトキノジメタン構造を有する一重項ビラジカル化合物の合成、ラジカル積層体の合成、ならびにアントラセンクラスター分子の合成に成功し、その電子構造を分光学的手法ならびに量子化学計算を用いて詳細に明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

一重項ビラジカルは、閉殻電子構造と開殻電子構造の重ね合わせで表現される、特殊な電子状態を有している。近年の様々な研究から、一重項ビラジカルの基底状態の性質がかなり明らかにされてきた。その一方で、励起状態に関する知見はほとんど明らかにされておらず、実験的検証が切望されていた。本研究では、一重項ビラジカルの励起状態を調べるのにふさわしい三種類の化合物を実際に合成し、その性質を実験的に明らかにすることを行った。本研究で得られた成果は、SFやBaird芳香族性を理解するうえで重要な知見となるものであり、将来的にその特殊な電子状態が優れた光学特性へとつながる可能性を示すものである。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 6件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Department of Applied Physics/Aalto University School of Science(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Ludwig-Maximilians-University Munich(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Synthesis of Anthracene‐Based Cyclic π‐Clusters and Elucidation of their Properties Originating from Congested Aromatic Planes2021

    • 著者名/発表者名
      Tomohiko Nishiuchi, Kazuki Kisaka, Takashi Kubo
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 60 号: 10 ページ: 5400-5406

    • DOI

      10.1002/anie.202013349

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low-Temperature Removal of Dissociated Bromine by Silicon Atoms for an On-Surface Ullmann Reaction2020

    • 著者名/発表者名
      Sun Kewei、Nishiuchi Tomohiko、Sahara Keisuke、Kubo Takashi、Foster Adam S.、Kawai Shigeki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 36 ページ: 19675-19680

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c06188

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chiral Tetraarylmethane Derivative with Metal‐Coordinating Ability2020

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Kouzou、Miki Kaori、Tanaka Rina、Matsuda Takahiro、Nehira Tatsuo、Hirao Yasukazu、Kurata Hiroyuki、Pescitelli Gennaro、Kubo Takashi
    • 雑誌名

      Asian Journal of Organic Chemistry

      巻: 9 号: 4 ページ: 652-659

    • DOI

      10.1002/ajoc.201900760

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Duality of Reactivity of a Biradicaloid Compound with an o-Quinodimethane Scaffold2020

    • 著者名/発表者名
      Sahara Keisuke、Abe Manabu、Zipse Hendrik、Kubo Takashi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 142 号: 11 ページ: 5408-5418

    • DOI

      10.1021/jacs.0c01003

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Switchable Conformational Isomerization of an Overcrowded Tristricyclic Aromatic Ene2019

    • 著者名/発表者名
      Nishiuchi Tomohiko、Ito Ryuoh、Stratmann Erik、Kubo Takashi
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 85 号: 1 ページ: 179-186

    • DOI

      10.1021/acs.joc.9b02432

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis, Physical Properties, and Reactivity of Stable, π-Conjugated, Carbon-Centered Radicals2019

    • 著者名/発表者名
      Kubo Takashi
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 24 号: 4 ページ: 665-665

    • DOI

      10.3390/molecules24040665

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis and Properties of a Highly Congested Tri(9-anthryl)methyl Radical2018

    • 著者名/発表者名
      Nishiuchi Tomohiko、Aibara Seito、Kubo Takashi
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 57 号: 50 ページ: 16516-16519

    • DOI

      10.1002/anie.201811314

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 長い炭素間結合を二つ有する化合物の合成検討2021

    • 著者名/発表者名
      藤井 匠平、西内 智彦、久保 孝史
    • 学会等名
      第14回有機π電子系シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] アントリル骨格でπ拡張したChichibabin's炭化水素の合成と物性2021

    • 著者名/発表者名
      相原 星斗、西内 智彦、久保 孝史
    • 学会等名
      日本化学会 第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] アントラセン骨格を基盤としたラダー状πクラスター分子の合成と物性2021

    • 著者名/発表者名
      赤澤 勇樹、西内 智彦、久保 孝史
    • 学会等名
      日本化学会 第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] トリ-tert-ブチルトリインデニルの合成とその性質2021

    • 著者名/発表者名
      宮川 奈那子、西内 智彦、久保 孝史
    • 学会等名
      日本化学会 第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] プロトン・電子供与および受容部位を併せ持つ新規芳香族化合物の合成と物性2021

    • 著者名/発表者名
      伊延 穂波、平尾 泰一、久保 孝史
    • 学会等名
      日本化学会 第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] トリイソプロピルシリルエチニル基を導入したトリアントリルメチルラジカル誘導体の合成と性質2021

    • 著者名/発表者名
      石井 大介、西内 智彦、久保 孝史
    • 学会等名
      日本化学会 第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ラジカルーイオン性転移を目指したトリメチレンメタン誘導体の合成2021

    • 著者名/発表者名
      内田 真人、平尾 泰一、久保 孝史
    • 学会等名
      日本化学会 第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] フルオレニルを基盤とする環状四量体化合物の合成およびそのアニオン化に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      上野 佳子、西内 智彦、久保 孝史
    • 学会等名
      日本化学会 第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] フルオレニル骨格を用いた長い炭素間結合を二つ有する化合物の合成検討2021

    • 著者名/発表者名
      藤井 匠平、西内 智彦、久保 孝史
    • 学会等名
      日本化学会 第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Syntheses and Properties of Open-Shell π-Conjugated Molecules2021

    • 著者名/発表者名
      久保 孝史
    • 学会等名
      日本化学会 第101回春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Various Association Modes of Phenalenyl Radicals2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kubo
    • 学会等名
      the 1st Clar-Mullen Carbon Symposium (CMC)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Trimethylenemethane π-Extended with Fluorenyl2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kubo
    • 学会等名
      The 8th Heron Island Conference on Reactive Intermediates and Unusual Molecules
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Various Association Modes of Phenalenyl Radicals2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kubo
    • 学会等名
      ICMAT 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Various Association Modes of Phenalenyl Radicals2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kubo
    • 学会等名
      the 13th Japanese-Russian workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 約 2Åの炭素―炭素原子間距離をもつ化合物の電子状態に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      須賀勇貴、平尾泰一、西内智彦、久保孝史
    • 学会等名
      第30回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 一重項ビラジカル種「シグマレン」の二量化挙動2019

    • 著者名/発表者名
      佐原慶亮、安倍学、Hendrik Zipse、久保孝史
    • 学会等名
      第30回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 繰り返し生成できる光誘起ビラジカルの合成および閉殻構造との熱平衡に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤龍王、平尾泰一、西内智彦、久保孝史
    • 学会等名
      第30回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ビフェニル架橋型アントラセンの軸回転挙動の置換基効果について2019

    • 著者名/発表者名
      山野真司・西内智彦・久保孝史
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Systhesis of a new spiro singlet tetraradical and evaluate its characteristics2019

    • 著者名/発表者名
      KAKU, Kishin; NISHIUCHI, Tomohiko; HIRAO, Yasukazu; KUBO, Takashi
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 新奇アントラセン密集型分子、放射状πクラスター分子:酸化種の電子状態の考察2019

    • 著者名/発表者名
      清水和人・西内智彦・平尾泰一・久保 史
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トリフルオロメチル基を有するフェナレニルラジカル誘導体の合成と物性2019

    • 著者名/発表者名
      寺田一輝・西内智彦・久保孝史
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 分子集合系のシングレットフィッションダイナミクスの理論研究:幾何構造依存性とエキシトンカップリング効果2019

    • 著者名/発表者名
      中野雅由・岡田健治・當波孝凱・永海貴識・久保孝史
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アントラセン骨格を基盤としたπクラスター分子の配列様式の違いによる物性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      西内智彦・赤澤勇樹・木坂和貴・清水和人・平尾泰一・久保孝史
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ビフェニル架橋型アントラセン二量体における炭素-炭素結合の軸回転制御に向けて2018

    • 著者名/発表者名
      山野真司・西内智彦・平尾泰一・久保孝史
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 新奇アントラセン密集型分子、放射状 π クラスター分子の合成と酸化種の電子状態2018

    • 著者名/発表者名
      清水和人・西内智彦・平尾泰一・久保孝史
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] o-キノジメタン骨格を有する新規ビスフェナレニル化合物の合成と反応性に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      佐原慶亮・西内智彦・平尾泰一・久保孝史
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 9,9-ジメチル-9,10-ジヒドロアントラセン骨格をベースとした新規安定ラジカル2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤龍王・平尾泰一・西内智彦・久保孝史
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 研究室HP

    • URL

      http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/kubo/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/kubo/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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