外部環境応答型の電子スピン構造を有する有機ラジカルの合成

• 研究課題/領域番号: 19350022
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 有機化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 森田 靖 大阪大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (70230133)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円); 2008年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2007年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
• キーワード: 開殻分子 / フェナレニル / オキソフェナレノキシル / 電子スピン / 非局在性 / 電子移動 / ソルバトクロミズム / サーモクロミズム / 奇交互炭化水素

研究概要

分子骨格全体に広く非局在化した電子スピンを有し空気中でも安定な中性ラジカルである6-オキソフェナレノキシルに着目し、電子供与性分子や相補的水素結合が可能な核酸塩基類等を結合させた中性ラジカルを合成した。そして、溶液状態における溶媒や温度変化、光照射などに応答した分子内電子移動の動的な挙動や、電子スピンの非局在化様式を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Hydrogen-Bond Interaction in OrganicConductors : Redox Activation, MolecularRecognition, Structural Regulation, andProton-Transfer in Donor-AcceptorCharge-Transfer Complexes of TTF-Imidazole (2009)
  • 著者名/発表者名: Murata, T. ; Morita, Y. ; Yakiyama, Y. ; Fukui, K. ;Yamochi, H. ; Saito, G. ; Nakasuji, K.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 129 ページ: 10837-10846
  • 査読あり
• [雑誌論文] Curve-Structured Phenalenyl Chemistry : Synthesis, Electronic Structure, and Bowl-Inversion Barrier of a Phenalenyl-Fused Corannulene Anion (2008)
  • 著者名/発表者名: Nishida, S. ; Morita, Y. ; Ueda, A. ; Kobayashi, T. ; Fukui, K. ; Ogasawara, K. ; Sato, K. ; Takui, T. ; Nakasuji, K.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 130 ページ: 14954-14955
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxophenalenoxyl : Novel Stable Neutral Radical with a Unique Spin-Delocalized Nature Depending on Topological Symmetries and Redox State (2008)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y. ; Nishida, S. ; Kawai, J. ; Takui, T. ; Nakasuji, K.
  • 雑誌名: Pure Appl. Chem. 80 ページ: 507-517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Curved Aromaticity of a Corannulene-Based Neutral Radical : Crystal Structure and 3D Unbalanced Delocalization of Spin (2008)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y. ; Ueda, A. ; Nishida, S. ; Fukui, K. ; Ise, T. ; Shiomi, D. ; Sato, K. ; Takui, T. ; Nakasuji, K.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 47 ページ: 2035-2038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermochromism in an Organic CrystalBased on the Co-existence of σ-and π-Dimers (2008)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y. ; Suzuki, S. ; Fukui, K. ; Nakazawa, S. ; Kitagawa, H. ; Kishida, H. ; Okamoto, H. ; Naito, A. ; Sekine, A. ; Ohashi, Y. ; Shiro, M. ; Sasaki, K. ; Shiomi, D. ; Sato, K. ; Takui, T. ; Nakasuji, K.
  • 雑誌名: Nature Mater 7 ページ: 48-51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Curve-Structured Phenalenyl Chemistry : Synthesis, Electronic Structure, and Bowl-Inversion Barrier of a Phenalenyl-Fused Corannulene Anion (2008)
  • 著者名/発表者名: Nishida, S.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 130 ページ: 14954-14955
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, Crystal Structure, and Properties of a New Hydrogen-bonded Electron-donor : 1, 6-Dithiapyrene-imidazole (2008)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y.
  • 雑誌名: Solid State Sci. 10 ページ: 1720-1723
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen-Bond Architectures of Protonated 4, 4-Biimidazolium Derivatives and Oligo(imidazolium)s in Charge-Transfer Salts with Tetracyanoquinodimethane (2008)
  • 著者名/発表者名: Murata, T.
  • 雑誌名: Crvst. Growth Des. 8 ページ: 3058-3065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Macrocyclic High-Spin (S=2)Molecule : Spin Identification of A Sterically Rigid Metacyclophane-Based Nitroxide Tetraradical by Two-Dimensional Electron Spin Transient Nutation Spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Sawai, T.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 47 ページ: 3988-3990
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxophenalenoxyl : Novel Stable Neutral Radical with a Unique Spin-Delocalized Nature Depending on Topological Symmetries and Redox State (2008)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y.
  • 雑誌名: Pure Appl. Chem. 80 ページ: 507-517
  • 査読あり
• [雑誌論文] 空気中でも安定に取り扱うことができる有機中性ラジカル : スピン非局在型の電子スピン構造と動的な電子スピン物性の創成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森田靖
  • 雑誌名: 機能材料 28 ページ: 13-20
• [雑誌論文] 分子スピン量子コンピュータ/量子情報処理システムの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 北川勝浩
  • 雑誌名: 化学と工業 62 ページ: 31-33
• [雑誌論文] Curved Aromaticity of a Corannulene-Based Neutral Radical: Crystal Structure and 3D Unbalanced Delocalization of Spin (2008)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 47 ページ: 2035-2038
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Novel TTF-based Electron-donor with Imidazole-annelation Having Hvdrogen-bond and Proton-transfer Abilities (2008)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y.
  • 雑誌名: Chem. Lett. 37 ページ: 24-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermochromism in an Organic Crystal Based on the Co-existence of σ-and π-Dimers (2008)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y.
  • 雑誌名: Nature Mater. 7 ページ: 48-51
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implementation of Molecular Spin Quantum Computing by Pulsed ENDOR Technique: Direct Observation of Quantum Entanglement and Spinor (2007)
  • 著者名/発表者名: Sato, K.
  • 雑誌名: Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 40 ページ: 363-366
  • 査読あり
• [雑誌論文] Syntheses and Characterizations of Acetylene-Linked Bisphenalenyl and Metallic-like Behavior in Its Charge-Transfer Complex (2007)
  • 著者名/発表者名: Kubo, T.
  • 雑誌名: Chem. Asian J. 2 ページ: 1370-1379
  • 査読あり
• [雑誌論文] Second Hyperpolarizabilities of Singlet Polycyclic Diphenalenyl Radicals: Effects of the Nature of the Central Heterocyclic Ring and Substitution to Diphenalenyl Rings (2007)
  • 著者名/発表者名: Nakano, M.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 111 ページ: 9102-9110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Zwitterionic p-Radical Involving EDT-TTF-Imidazole and F_4TCNQ: Redox Properties and Self-assembled Structure by Hydrogen-bond and Multiple S…S Interaction (2007)
  • 著者名/発表者名: Murata, T.
  • 雑誌名: Chem. Commun. ページ: 4009-4011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ambipolar Organic Field-effect Transistors Based on a Low Band Gap Semiconductor with Balanced Hole and Electron Mobilities (2007)
  • 著者名/発表者名: Chikamatsu, M.
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 91
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen-Bond Interaction in Organic Conductors: Redox Activation, Molecular Recognition, Structural Regulation, and Proton-Trapsfer in Donor-Acceptor Charge-Transfer Complexes of TTF-Imidazole (2007)
  • 著者名/発表者名: Murata, T.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 129 ページ: 10837-10846
  • 査読あり
• [雑誌論文] TTF-Cytosine Dyad as an Electron-donor Molecule Having Proton-accepting Ability: Formation of Hemiprotonated Cytosine Dimer in I_3-Salt (2007)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, E.
  • 雑誌名: Chem. Lett. 36 ページ: 1102-1103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control in Spin-delocalization into The 2-Substituted π-Systems in 3-Oxophenalenoxyl Neutral Radicals: Evaluation by Their Dimeric Structures and DFT Calculations (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishida, S.
  • 雑誌名: Tetrahedron 63 ページ: 7690-7695
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Study on the Second Hyperpolarizabilities of Phenalenyl Radical Systems Involving Acetylene and Vinylene Linkers:Diradical Character and Spin Multiplicity Dependences (2007)
  • 著者名/発表者名: Ohta, S.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 111 ページ: 3633-3641
  • 査読あり
• [学会発表] π電子拡張型フェナレニルラジカルの新た展開 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森田靖
  • 学会等名: シングレットビラジカルの化学と展望
  • 発表場所: 分子科学研究所
• [学会発表] Material Challenges for Air-stable Neutral Radicals with Polynuclear Benzenoid Structures (2009)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y.
  • 学会等名: Okazaki Conference : From Aromatic Molecules to Graphene : Chemistry, Physics and Device Applications
  • 発表場所: 分子科学研究所
• [学会発表] 電子ドナーを置換した6-オキソフェナレノキシル安定中性ラジカルのスピン中心移動とクロミズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 山中あずさ
  • 学会等名: 第6回京都大学福井謙一記念研究センターシンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2008-12-02
• [学会発表] Air-stable Organic Neutral Radicals : From Dynamic Electronic-spin Natures to Chemical Batteries (2008)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y.
  • 学会等名: International Symposium on Molecular Conductors (ISMC2008)
  • 発表場所: 分子科学研究所
• [学会発表] 有機π電子系への電子スピンや水素結合能の導入 : 分子間相互作用の制御に基づく特異な動的電子物性の創出 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森田靖
  • 学会等名: 第2回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: 広島
• [学会発表] 外部環境の変化に伴いさまざまに色を変えるカメレオンラジカル (2008)
  • 著者名/発表者名: 山中あずさ
  • 学会等名: 第2回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: 広島
• [学会発表] Spin-Center Transfer of 1, 6-Dithiapyrene-incorporated 6-Oxophen alenoxyl : Electronic-spin Structure of Neutral and Zwitterionic Radical States Determined by ENDOR/TRIPLE Spectroscopies (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, A.
  • 学会等名: IV International Conference “High-spin Molecules and Molecular Magnets"
  • 発表場所: ロシア
• [学会発表] スピン中心移動 : 1H-ENDOR/TRIPLE法によるDTPY置換6-オキソフェナレノキシルの電子スピン構造の解明 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山中あずさ
  • 学会等名: 第19回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Air-stable Organic Neutral Radicals : From Dynamic Electronic-spin Natures to Chemical Batteries (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Morita
  • 学会等名: International Symposium on Molecular Conductors
  • 発表場所: 愛知
• [学会発表] Redox-Based Spin Diversity: 6-オキソフェナレノキシルを基盤とした中性ジラジカルのレドックスに応答したスピン間相互作用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西田辰介
  • 学会等名: 日本化学会第88季年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 核酸塩基を導入した6-オキソフェナレノキシル型安定中性ラジカルの合成と性質 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山中あずさ
  • 学会等名: 日本化学会第88季年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] A New Trend in Purely Organic Open-shell Molecules : π-Extensions and Multi-step Redox Abilities of Phenalenyl Systems (2007)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y.
  • 学会等名: 12th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA-12)
  • 発表場所: 兵庫県立淡路夢舞台国際会議場
• [学会発表] Novel Homo-Spin Diradical System Based on 6-Oxophenalenoxyl Stable Neutral Radical: Electronic Spin Structure and Multi-Step Redox Ability (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishida, S.
  • 学会等名: A Joint Conference of the International Symposium on Electron Spin Science and the 46th Annual Meeting of the Society of Electron Spin Science and Technology
  • 発表場所: 静岡市
• [学会発表] 多重水素結合部位を有する核酸塩基を導入した6-オキソフェナレノキシル誘導体の合成と性質 (2007)
  • 著者名/発表者名: 山中あずさ
  • 学会等名: 第37回構造有機化学討論会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Molecular Crystalline Secondary Battery: Multi-Electron Chargeable Ability Correlated with Redox Properties of 6-Oxophenalenoxyl-B ased Neutral Radicals (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishida, S.
  • 学会等名: Seventh International Symposium On Crystalline Organic Metals, Superconductors And Ferromagnets
  • 発表場所: スペイン
• [学会発表] Hydrogen-Bond Interactions in Organic pi-Electronic Systems: Molecular Recognition, Structural Regulation, and Redox Activation (2007)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y.
  • 学会等名: Post-symposium in Himeji on Functional Aromatic Compounds
  • 発表場所: 姫路
• [学会発表] A New Trend in Purely Organic Open-shell Molecules: π-Extensions and Multi-step Redox Abilities of Phenalenyl Systems (2007)
  • 著者名/発表者名: Morita, Y.
  • 学会等名: 12th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • 発表場所: 兵庫県立淡路夢舞台国際会議場
• [学会発表] Temperature-Dependent Redox Potentials of 6-Oxophenalenoxyl Neutral Radicals Linked with Electron Donor Moiety: Low Temperature CV Studies (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishida, S.
  • 学会等名: 12th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • 発表場所: 兵庫県立淡路夢舞台国際会議場
• [図書] 機能材料(シーエムシー出版) (2008)
  • 著者名/発表者名: 森田靖
  • 出版者: 空気中でも安定に取り扱うことができる有機中性ラジカル : スピン非局在型の電子スピン構造と動的な電子スピン物性の創成
• [備考] 新聞報道 : 「有機分子結晶温度で濃淡変化阪大・大阪市立大開発」,日本経済新聞2007年11月26日(月)朝刊12版19面ホームページ
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/nakasuji/
• [産業財産権] 有機半導体素子 (2008)
  • 発明者名: 森田 靖, 横山正明, 柳田祥三, 太和田善久, 山本憲治, 辻 良太郎
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学, 株式会社カネカ
  • 産業財産権番号: 2008-302912
  • 出願年月日: 2008-11-27
• [産業財産権] 電極活物質、及び二次電池 (2008)
  • 発明者名: 森田 靖, 西田辰介, 工位武治, 佐藤正春, 芥川奈緒
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学, 公立大学法人大阪市立大学, 株式会社村田製作所
  • 産業財産権番号: 2008-249050
  • 出願年月日: 2008-09-26
• [産業財産権] 電極活物質、及び二次電池 (2008)
  • 発明者名: 森田 靖, 西田辰介, 工位武治, 佐藤正春, 芥川奈緒
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学, 公立大学法人大阪市立大学, 株式会社村田製作所
  • 産業財産権番号: 2008-219401
  • 出願年月日: 2008-08-28
• [産業財産権] 電極活物質、及び二次電池 (2008)
  • 発明者名: 森田 靖, 西田辰介, 工位武治, 佐藤正春, 芥川奈緒
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学, 公立大学法人大阪市立大学, 株式会社村田製作所
  • 出願年月日: 2008-08-08
• [産業財産権] 温度検知組成物およびその利用 (2007)
  • 発明者名: 森田靖、岡藤武治、山岸英雄
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学、岡藤武治、株式会社カネカ
  • 出願年月日: 2007-11-22
• [産業財産権] 温度検知組成物およびその利用 (2007)
  • 発明者名: 森田靖、岡藤武治、山岸英雄
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学、岡藤武治、株式会社カネカ
  • 産業財産権番号: 2007-303760
  • 出願年月日: 2007-11-22