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2020 年度 実績報告書

七員環構造を鍵とする高歪化合物の創出と特異な構造に基づく応答機能

研究課題

研究課題/領域番号 19K15528
研究機関北海道大学

研究代表者

石垣 侑祐  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (60776475)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード構造有機化学 / 高歪化合物 / 酸化還元系 / 応答性分子 / ジカチオン / ジラジカル / 異性化 / X線結晶構造解析
研究実績の概要

本研究では高歪化合物をターゲットとし,主に三つの課題A-Cを推進した。
課題Aでは,極度に伸長した炭素-炭素単結合の性質と電子的特性の関係を明らかにすることを目的に,先に見出した1.8オングストロームを超える単結合をもつ分子内コア-シェル型化合物の応答性を調査した。その結果,シェル間で[2+2]光環化と熱開環が定量的に進行することを明らかにし,極度に伸長した結合の「柔軟性」を明らかにした。さらに,結合の伸縮に伴ってHOMO準位の大幅な変調を実現した。中でも,ピラセン誘導体では単結晶状態を保ったまま光/熱異性化が進行し,結合の伸縮過程を直接的に観察することにも成功した。
課題Bでは,特異な立体配置を有する超混雑エチレン類に着目し,二つの折れ曲がり型異性体間で定量的な光/熱異性化を示す誘導体を構築した。加えて,これらの異性体間のHOMO準位差を利用して,一方の異性体の選択的酸化を実現した。すなわち,光照射によって得られる異性体の完全な選択的酸化が可能なことを見出し,酸化特性のオン/オフ制御を達成した。
課題Cでは,ヘテロ原子の導入により,従来にない構造変化とそれに基づく物性変調を目指し,チエニル基の導入を検討した。その結果,通常は折れ曲がり型構造が支配的に存在する超混雑エチレン類において,ねじれ型ジラジカルの寄与を明らかにし,加熱/冷却による酸化特性スイッチングを実現した。
以上のように,高歪化合物の特異な構造に基づく機能付与を実現し,外部刺激によってレドックス特性の可逆な制御が可能な分子群を構築した。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] ストラスブール大学(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      ストラスブール大学
  • [国際共同研究] 南京大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      南京大学
  • [雑誌論文] 9,9'-Bi(xanthene)-Type Hexaphenylethane Derivatives as Advanced Organic Electrochromic Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Takanori、Ishigaki Yusuke、Takata Masaki、Nishida Jun-ichi、Fukushima Takanori
    • 雑誌名

      Heterocycles

      巻: 102 ページ: 419~419

    • DOI

      10.3987/REV-20-938

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Expandability of the Covalent Bond: A New Facet Discovered in Extremely Long Csp3-Csp3 Single Bonds2021

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki Yusuke、Uchimura Yasuto、Shimajiri Takuya、Suzuki Takanori
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 94 ページ: 1385~1393

    • DOI

      10.1246/bcsj.20200374

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hysteretic Three-State Redox Interconversion among Zigzag Bisquinodimethanes with Non-fused Benzene Rings and Twisted Tetra-/Dications with [5]/[3]Acenes Exhibiting Near-Infrared Absorptions2021

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki Yusuke、Harimoto Takashi、Sugawara Kazuma、Suzuki Takanori
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 ページ: 3306~3311

    • DOI

      10.1021/jacs.1c00189

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Recognition by Chalcogen Bond: Selective Charge‐Transfer Crystal Formation of Dimethylnaphthalene with Selenadiazolotetracyanonaphthoquinodimethane2021

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki Yusuke、Asai Kota、Rouville Henri‐Pierre Jacquot、Shimajiri Takuya、Heitz Valerie、Fujii‐Shinomiya Hiroshi、Suzuki Takanori
    • 雑誌名

      European Journal of Organic Chemistry

      巻: 2021 ページ: 990~997

    • DOI

      10.1002/ejoc.202001554

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chalcogen Bond versus Weak Hydrogen Bond: Changing Contributions in Determining the Crystal Packing of [1,2,5]-Chalcogenadiazole-Fused Tetracyanonaphthoquinodimethanes2021

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki Yusuke、Asai Kota、Shimajiri Takuya、Akutagawa Tomoyuki、Fukushima Takanori、Suzuki Takanori
    • 雑誌名

      Organic Materials

      巻: 03 ページ: 090~096

    • DOI

      10.1055/s-0041-1725046

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] [1,2,5]Chalcogenadiazole-fused Dicyanonaphthoquinodiimines: Larger Contribution from Chalcogen Bond than Weak Hydrogen Bond in Determining Crystal Structures2021

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki Yusuke、Asai Kota、Shimajiri Takuya、Suzuki Takanori
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 ページ: 1184~1187

    • DOI

      10.1246/cl.210095

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Redox-active and Highly Strained Hydrocarbons: Control of HOMO Levels Based on Flexibility of Covalent Bonds2021

    • 著者名/発表者名
      Ishigaki Yusuke
    • 雑誌名

      Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan

      巻: 79 ページ: 290~299

    • DOI

      10.5059/yukigoseikyokaishi.79.290

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flexible C-C Bonds: Reversible Expansion, Contraction, Formation, and Scission of Extremely Elongated Single Bonds2020

    • 著者名/発表者名
      Shimajiri Takuya、Suzuki Takanori、Ishigaki Yusuke
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 ページ: 22252~22257

    • DOI

      10.1002/anie.202010615

    • 査読あり
  • [学会発表] メトキシフェニルチエニル基を有する酸化還元系分子の構築と応答挙動2021

    • 著者名/発表者名
      石垣侑祐, 齋藤知佳, 菅原一真, 橋本拓実, 島尻拓哉, 鈴木孝紀
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2021年冬季研究発表会
  • [学会発表] 非対称超混雑エチレン類の構築:光/熱異性化による酸化特性変化の起源解明2021

    • 著者名/発表者名
      石垣侑祐, 田所朋樹, 林裕貴, 鈴木孝紀
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2021年冬季研究発表会
  • [学会発表] 新規コア-シェル型化合物:シェルの修飾による極度に伸長したC-C単結合の創出2021

    • 著者名/発表者名
      石垣侑祐, 波田和人, 島尻拓哉, 鈴木孝紀
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2021年冬季研究発表会
  • [学会発表] 二種のアリール基を導入したアントラキノジメタン誘導体の酸化還元挙動2021

    • 著者名/発表者名
      石垣侑祐, 深川麗奈, 菅原一真, 鈴木孝紀
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2021年冬季研究発表会
  • [学会発表] ジベンゾオキセピン/チエピン骨格を有するジカチオンの構築とその応答挙動2021

    • 著者名/発表者名
      石垣侑祐, 田方雅樹, 鈴木孝紀
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2021年冬季研究発表会
  • [学会発表] 柔軟なポリアリールキノジメタン誘導体:複数の立体構造を示す結晶多形2021

    • 著者名/発表者名
      菅原一真, 石垣侑祐, 鈴木孝紀
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2021年冬季研究発表会
  • [学会発表] Discovery of Flexible C-C Bond: Reversible Expansion and Contraction of an Extremely Elongated C-C Single Bond2021

    • 著者名/発表者名
      T. Shimajiri, T. Suzuki, Y. Ishigaki
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 高歪炭化水素の光/熱異性化に基づく酸化特性スイッチング2020

    • 著者名/発表者名
      石垣侑祐, 林裕貴, 鈴木孝紀
    • 学会等名
      2020年web光化学討論会
  • [学会発表] Reversible expansion and contraction of an extremely elongated C-C bond accompanied by switching of HOMO level triggered by external stimuli2020

    • 著者名/発表者名
      T. Shimajiri, T. Suzuki, Y. Ishigaki
    • 学会等名
      2020年web光化学討論会
  • [学会発表] 光による分子構造制御と新奇応答機能2020

    • 著者名/発表者名
      石垣侑祐
    • 学会等名
      第7回"光"機到来!Qコロキウム
    • 招待講演
  • [学会発表] テトラチエニルアントラキノジメタン誘導体の熱平衡に基づく酸化特性スイッチング2020

    • 著者名/発表者名
      石垣侑祐, 橋本拓実, 菅原一真, 鈴木修一, 鈴木孝紀
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020
  • [学会発表] カルコゲナジアゾール縮環型キノジメタン誘導体の構築と応答挙動2020

    • 著者名/発表者名
      石垣侑祐, 浅井航太, Henri-Pierre Jacquot de Rouville, Valerie Heitz, 鈴木孝紀
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020
  • [学会発表] ヘテロ原子で架橋したジカチオンの構築とレドックス特性2020

    • 著者名/発表者名
      石垣侑祐, 田方雅樹, 鈴木孝紀
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020
  • [学会発表] 分子内コア-シェル型高歪化合物:C-C単結合の限界への挑戦とその柔軟性に基づく可逆的な結合の伸長・収縮の実現2020

    • 著者名/発表者名
      島尻拓哉, 鈴木孝紀, 石垣侑祐
    • 学会等名
      第30回万有福岡シンポジウム
  • [学会発表] Completely selective oxidation enabled by photo- and thermal isomerization of highly strained hydrocarbons2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, Y. Ishigaki, T. Suzuki
    • 学会等名
      The 11th CSE International Autumn School & The 8th ALP International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Polyaryl-substituted 1,4,5,8-tetraaza-9,10-anthraquinodimethane derivatives forming conformational polymorphs2020

    • 著者名/発表者名
      K. Sugawara, Y. Ishigaki, T. Suzuki
    • 学会等名
      The 11th CSE International Autumn School & The 8th ALP International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly Strained Compounds: Switchable Redox Properties and Flexible C-C bonds2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishigaki
    • 学会等名
      Joint Symposium of School of Science & WPI-ICReDD in Hokkaido Univ.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "光/熱" 駆動型分子スイッチの構築:酸化特性のON/OFF制御による選択的酸化の実現2020

    • 著者名/発表者名
      林裕貴, 石垣侑祐, 鈴木孝紀
    • 学会等名
      第32回万有札幌シンポジウム

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公開日: 2022-12-28  

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