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2019 年度 実績報告書

非共有結合性相互作用を用いた有機ドナー・アクセプター類の創製

研究課題

研究課題/領域番号 17K05769
研究機関東北大学

研究代表者

武田 貴志  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80625038)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード有機電子アクセプター / 水素結合 / 酸化還元 / 結晶構造 / アントラキノン / 光学特性
研究実績の概要

本研究では有機電子ドナー・アクセプターの電子状態調性の新しい手法として、非共有結合性相互作用を用いることを提案し、その有効性を検証すること、および合成した化合物の物性、機能を探索することを目的とした。
配座が固定された分子内N-H…O=C水素結合を有するアントラキノンにおいて、その電子受容性が変調されることを、アリールスルホンアミドが導入されたアントラキノンを用いて明らかにした。精密な分子設計に基づく分子内水素結合の形成と分子構造の固定が、水素結合相互作用による電子状態の調性に必須であることを明らかにした。
本研究で用いたアリールスルホンアミドを有するアントラキノンは良く定義された立体的な分子構造、弱い分子間相互作用、パッキングなどの要因によって、アリールスルホンアミド基の置換位置の違いによって大きく異なる分子集合体を形成した。中でも1,8-位にトルイルスルホンアミド基を導入したアントラキノンと1,4,5,8-位にtert-ブチルフェニルスルホンアミド基を導入したアントラキノンでは、それぞれアセトニトリルおよび置換ベンゼンを包摂したユニークな結晶を与えることを明らかにした。これらの結晶では選択的な溶媒の吸脱着および優先的な溶媒の包摂が可能であることを明らかにした。1,8-位にトルイルスルホンアミド基を導入したアントラキノンのアセトニトリル選択的な吸着ではホスト―ゲスト間の双極子相互作用が重要な役割を果たしていることが確かめられた。
アリールスルホンアミド基を含めた様々なアリールアミノ基を導入したアントラキノンを系統的に合成したところ、その電子受容性、光学特性がその置換様式および分子のコンフォメーションにより大きく変化することを見出した。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Versatile Hydrogen-Bonded Assemblies of Twisted Tetra[3,4]thienylene Tetracarboxylic Acid with Selective Solvent Sorption2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takeda, Masataka Ozawa, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 19 ページ: 4784~4792

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.9b00664

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Motion of Twisted π System-Induced Temperature-Dependent Dielectric Response in the Neat Liquid State2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takeda, Masataka Ozawa, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 ページ: 20152~20159

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b06071

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Jumping Crystal of a Hydrogen‐Bonded Organic Framework Induced by the Collective Molecular Motion of a Twisted π System2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takeda, Masataka Ozawa, Tomoyuki Akutagawa
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 58 ページ: 10345~10352

    • DOI

      10.1002/anie.201905075

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 有機化合物の分子運動に立脚した機能性材料開発2019

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

      Molecular Science

      巻: 13 ページ: A0102~A0102

    • DOI

      10.3175/molsci.13.A0102

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] アリールアミノ基を複数有するアントラキノン類の光学・電子物性2020

    • 著者名/発表者名
      武田 貴志、芥川 智行
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
  • [学会発表] Jumping crystal of hydrogen-bonded organic framework2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takeda, Tomoyuki Akutagawa
    • 学会等名
      The 13th Japan-China joint symposium on conduction and photoconduction in organic solids and related phenomena
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Jumping crystal of hydrogen-bonded organic framework induced by collective molecular motion of twisted π system2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takeda, Masataka Ozawa, Tomoyuki Akutagawa
    • 学会等名
      5th Japan-Taiwan-Singapore-Hong Kong quadrilateral symposium on coordination chemistry
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 有機化合物の分子運動に立脚した機能性材料開発2019

    • 著者名/発表者名
      武田 貴志
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] テトラ[2,3]チエニレンテトラカルボン酸が形成するHOFとその結晶ジャンプ2019

    • 著者名/発表者名
      武田 貴志、小澤 優喬、芥川 智行
    • 学会等名
      第28回有機結晶シンポジウム
  • [学会発表] Hydrogen bonded molecular crystals of tetrathienylene tetracaboxylic acids with selective solvent sorption and thermosalient behavior2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takeda, Masataka Ozawa, Tomoyuki Akutagawa
    • 学会等名
      18th International symposium on novel aromatic compounds
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydrogen bonded molecular crystals of tetrathienylene tetracaboxylic acids with selective solvent sorption and thermosalient behavior2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takeda, Masataka Ozawa, Tomoyuki Akutagawa
    • 学会等名
      14th International symposium on functional π-electron systems
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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