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2009 年度 実績報告書

環状共役系の環電流に伴う反磁性の理論的解析

研究課題

研究課題/領域番号 18550016
研究機関静岡大学

研究代表者

相原 惇一  静岡大学, 理学部, 教授 (40001838)

研究分担者 関根 理香  静岡大学, 理学部, 准教授 (50211321)
キーワード環電流 / 反磁性 / 芳香族性 / 大環状共役系 / ポルフィリン / ポリアセン / ポルフィリン / アヌレン積層二量体
研究概要

反芳香族的な大環状共役系(macrocyclic π-system)をもつ拡張ポルフィリンでは、主たる大環状共役経路(main macrocyclic conjugation pathway)と主たる環電流の経路(main circularion pathway)が異なる。この現象は、分子全体に誘起される環電流を大環状共役系に誘起される常磁性環電流と個々のピロール環に誘起される反磁性環電流に分割することにより説明することができた。また、分子内で隣接するいくつかの5員環が縮合したポルフィリン類の主たる大環状共役経路を予想するグラフ理論的方法を導いた。
最近の研究によると、大きなポリアセン類はジラジカル1重項が基底状態となる可能性が大きい。グラフ理論的解析により、このような開殻分子では、最高被占軌道は芳香族性に寄与せず、分子全体が閉殻ジカチオンと類似の芳香族性を示すことが明らかになった。
2個の反芳香族アヌレン分子を上下から接近させると、それぞれの分子が相手の分子を認識した時点で、誘起環電流が常磁性から反磁性に劇的に変化する。グラフ理論的解析によると、この不可思議な現象は、2個のアヌレン分子が接近して生成する二量体(積層二量体)の側面に多数の4員環が生じることと関連する。ただし、このような二量体が形成されても、二量体がエネルギー的に安定な芳香族分子になるわけではない。
ベンゼン分子に人為的に結合交替を導入しても、その芳香族性や環電流の大きさはあまり変化しない。この現象をグラフ理論的に解明し、このような現象はベンゼン分子に特に顕著であることを明らかにした。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件)

  • [雑誌論文] Prediction of the Main Macrocyclic Conjugation Pathway for Porphyrinoids from the Ring Current Distribution2010

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Aihara
    • 雑誌名

      Organic and Biomolecular Chemistry Vol. 8

      ページ: 261-266

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unusually High Aromaticity and Diatropicity of Bond-Alternate Benzene2010

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Aihara
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry A Vol. 114

      ページ: 1093-1097

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aromaticity and Conjugation in Sapphyrin and Orangarin2009

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Aihara
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan Vol. 82

      ページ: 675-682

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Macrocyclic Conjugation in N-Fused Porphyrins and Related Species2009

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Aihara
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Modeling Vol. 15

      ページ: 1427-1433

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aromaticity of Neutral and Doubly Charged Polyacenes2009

    • 著者名/発表者名
      Toshimasa Ishida
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics Vol. 11

      ページ: 7197-7201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origin of Stacked-Ring Aromaticity2009

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichi Aihara
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry A Vol. 113

      ページ: 7945-7952

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Graph-Topological Approach to Magnetic Properties of Benzenoid Hydrocarbons2009

    • 著者名/発表者名
      A.Ciesielski
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics Vol. 11

      ページ: 11447-11455

    • 査読あり

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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