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π拡張型らせん状芳香族分子の合成とキラル分子機能の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18K05077
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
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
研究機関京都大学

研究代表者

廣瀬 崇至  京都大学, 化学研究所, 准教授 (30626867)

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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードヘリセン / π拡張 / キラリティー / 円二色性 / 分子バネ / 単結晶構造解析 / 量子化学計算 / 単結晶構造 / 分子ワイヤー / 励起状態ダイナミクス / 中性ラジカル / エナンチオマー分離型 / カラムナー構造 / らせん反転 / 分子ばね定数 / 芳香族性 / 過渡吸収分光 / 芳香族化合物 / らせん構造 / π共役
研究成果の概要

本研究では、π拡張型らせん状化合物の合成とキラルな分子構造に由来する特徴的な分子機能の調査を行った。ヘキサベンゾコロネンをらせん状に展開した構造を持つπ拡張型ヘリセンは、らせん長の伸長に伴いHOMO-LUMOギャップが顕著に小さくなる特徴を有すること、また、ベンゼン環が正六角形状に縮環したケクレンをらせん状に展開したπ伸長型ヘリセン誘導体が、π伸長前の従来のヘリセンと比較して約10分の1の分子ばね定数をもつ柔らかい分子バネとして振る舞うことを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、π拡張型およびπ伸長型らせん状化合物にユニークな物性の一般性を実験的に示すことができ、分子構造とキラルならせん構造に由来する物性との関係性についての新たな知見を得ることができた。具体的には、均一にπ拡張したらせん状分子は「世界最高レベルの優れた円偏光応答性」を示し、π伸長型らせん状分子は「高い柔軟性を持つナノスケールの分子ばね材料」としての応用が期待できることを明らかにした。

報告書

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

    (30件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 6件、 招待講演 15件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Tuning Transition Electric and Magnetic Dipole Moments: [7]Helicenes Showing Intense Circularly Polarized Luminescence2021

    • 著者名/発表者名
      Kubo Hiromu、Hirose Takashi、Nakashima Takuya、Kawai Tsuyoshi、Hasegawa Jun-ya、Matsuda Kenji
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 12 号: 1 ページ: 686-695

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.0c03174

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Donor-Acceptor Type [5]Helicene Derivative with Strong Circularly Polarized Luminescence2021

    • 著者名/発表者名
      Kubo Hiromu、Hirose Takashi、Shimizu Daiki、Matsuda Kenji
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 号: 4 ページ: 804-807

    • DOI

      10.1246/cl.200913

    • NAID

      130008025830

    • 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] Circularly Polarized Luminescence Designed from Molecular Orbitals: A Figure-Eight-Shaped [5]Helicene Dimer with D2 Symmetry2020

    • 著者名/発表者名
      Kubo Hiromu、Shimizu Daiki、Hirose Takashi、Matsuda Kenji
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 22 号: 23 ページ: 9276-9281

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c03506

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-assembly of photochromic diarylethene-peptide conjugates stabilized by β-sheet formation at the liquid/graphite interface2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Nishitani, Takashi Hirose, Kenji Matsuda
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 55 号: 35 ページ: 5099-5102

    • DOI

      10.1039/c9cc02093d

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Robust Spatially Resolved Photochromic Patterns on Cellulose Papers by Covalent Printing for Anticounterfeiting Applications2019

    • 著者名/発表者名
      Bretel Guillaume、Le Grognec Erwan、Jacquemin Denis、Hirose Takashi、Matsuda Kenji、Felpin Fran?ois-Xavier
    • 雑誌名

      ACS Applied Polymer Materials

      巻: 1 号: 5 ページ: 1240-1250

    • DOI

      10.1021/acsapm.9b00266

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The polymorphism of porphyrin 2D assemblies at the liquid-graphite interface: the effect of a polar solvent additive and a flexible spacer on the face-on and edge-on type molecular arrangements2019

    • 著者名/発表者名
      Adachi Kenya、Hirose Takashi、Matsuda Kenji
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 55 号: 60 ページ: 8836-8839

    • DOI

      10.1039/c9cc02579k

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2-D Self-assembly of Alkyl-substituted Oligophenylene Derivatives at the Liquid/Solid Interface: Influence of Core Size and Hydrogen Bonds on the Nucleation?Elongation Process2019

    • 著者名/発表者名
      Nishitani Nobuhiko、Hirose Takashi、Matsuda Kenji
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 号: 3 ページ: 253-256

    • DOI

      10.1246/cl.180944

    • NAID

      130007607631

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-assembly of metal-organic polyhedra into supramolecular polymers with intrinsic microporosity2018

    • 著者名/発表者名
      Carne-Sanchez Arnau、Craig Gavin A.、Larpent Patrick、Hirose Takashi、Higuchi Masakazu、Kitagawa Susumu、Matsuda Kenji、Urayama Kenji、Furukawa Shuhei
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 2506-2506

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04834-0

    • NAID

      120006491831

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of a Helical Analogue of Kekulene: A Flexible π-Expanded Helicene with Large Helical Diameter Acting as a Soft Molecular Spring2018

    • 著者名/発表者名
      Nakakuki Yusuke、Hirose Takashi、Matsuda Kenji
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 140 号: 45 ページ: 15461-15469

    • DOI

      10.1021/jacs.8b09825

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Management of Chiroptical Properties using Helicene-based Molecules2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hirose
    • 学会等名
      Online Seminar at prof. Guido Clever's Research Group, Technische Universitat Dortmund (TU Dortmund)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] π拡張型らせん状化合物の合成と物性開拓2020

    • 著者名/発表者名
      廣瀬崇至
    • 学会等名
      第五回 "光"機到来! Qコロキウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tuning the Transition Electric and Magnetic Dipole Moments: [7]Helicenes Showing Intense Circularly Polarized Luminescence2020

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hirose
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] π拡張型らせん状芳香族化合物の合成と分子機能の評価2019

    • 著者名/発表者名
      廣瀬崇至
    • 学会等名
      第7回慶應有機化学若手シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] らせん状π共役化合物のπ拡張と物性評価2019

    • 著者名/発表者名
      廣瀬崇至
    • 学会等名
      第40回光化学若手の会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] キラリティーを持つ分子集合体の光機能評価2019

    • 著者名/発表者名
      廣瀬崇至
    • 学会等名
      第2回令和元年度化学研究所イブニングセミナー
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Photophysical and Mechanical Properties of π-Extended Helicenes2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hiorse
    • 学会等名
      TU/e Meijer Symposium 2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分子間相互作用および分子軌道の制御に基づく高発光性分子の設計2019

    • 著者名/発表者名
      廣瀬崇至
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会(講演予稿集)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Homogeneously π-Extended Helical Aromatic Compounds2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hirose, Yusuke Nakakuki, Kenji Matsuda
    • 学会等名
      The 18th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA-18)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Molecular Functions Based on Helically Twisted Polycyclic Aromatic Hydrocarbons2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hirose
    • 学会等名
      IRCCS The 2nd International Symposium "New Future by Chemical Synthesis and Energy Materials"
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] π拡張型らせん状分子のキラル分光特性と分子バネ特性2018

    • 著者名/発表者名
      廣瀬崇至
    • 学会等名
      研究室講演会 (千葉大学グローバルプロミネント研究基幹 矢貝史樹研究室)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] π拡張型らせん状芳香族化合物の合成と物性評価2018

    • 著者名/発表者名
      廣瀬崇至
    • 学会等名
      物質科学セミナー (筑波大学数理物質系 山本洋平研究室)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] キラリティーを持つ多環芳香族化合物の合成と分子機能2018

    • 著者名/発表者名
      廣瀬崇至
    • 学会等名
      化学科講演会 (静岡大学理学部 山中正道研究室)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] π-Extended Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Having Axial or Helical Chirality2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hirose
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry Langkawi 2018 (ICPAC Langkawi)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] キラリティーを持つ大きなπ共役系分子の合成と分光特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      廣瀬崇至
    • 学会等名
      第5回π造形科学若手研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] π拡張型キラル化合物の合成と分光特性2018

    • 著者名/発表者名
      廣瀬崇至
    • 学会等名
      第7回化学フロンティア研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of the Basic Structures of Helically Twisted Polycyclic Aromatic Hydrocarbons2018

    • 著者名/発表者名
      T. Hirose, Y. Nakakuki, K. Matsuda
    • 学会等名
      The 14th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry (IKCOC-14)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] らせん状ケクレンの合成:大きならせん径を持つ拡張ヘリセン誘導体の構造と分光特性2018

    • 著者名/発表者名
      廣瀬崇至、中莖祐介、松田建児
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] フロンティア軌道の対称性に基づく強発光性ヘリセン誘導体の設計とCPL発光特性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      廣瀬崇至、久保拓夢、松田建児
    • 学会等名
      2018年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 京都大学化学研究所構造有機化学領域webページ

    • URL

      https://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~kouzou/member/hirose.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
  • [備考] 京都大学化学研究所村田研究室webページ

    • URL

      https://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~kouzou/member/hirose.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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