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2022 年度 実施状況報告書

重原子の非結合性相互作用を利用した新しい電子の非局在化機構の創成

研究課題

研究課題/領域番号 22K19019
研究機関埼玉大学

研究代表者

斎藤 雅一  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (80291293)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2024-03-31
キーワード非結合性相互作用 / セレン原子官能基 / σ非局在電子系 / ジセレニド / 単分子電気伝導度
研究実績の概要

本研究では、重原子を導入し、炭素化合物では実現不可能な、結合の制約を受けない非結合性相互作用を利用した柔軟な構造変化を伴う電子の非局在化の機構を達成し、これを電気伝導に構造変化を伴う高分子化合物へと展開するための基礎学理とすることを目的とする。今回、我々が独自に開発したヘキサセラニルベンゼンのリチオ化反応を用い、ベンゼン周縁部にセレン原子官能基からなるσ非局在電子系を有するユニットをジセレニド結合で連結した分子の合成・単離およびその分子構造の解明に成功した。モデル分子の理論計算を行ったところ、HOMOはジセレニド部位と二つのσ非局在系との相互作用から構成されており、分子全体に広がっていた。その電気化学的測定を行い、分子のHOMOに由来する物性を明らかにした。また、得られたジセレニドの反応性も調べたところ、2,3,5,6-テトラブロモフェニル基を連結部位として二つのσ非局在電子系を有するユニットを連結させることにも成功した。この連結ベンゼン環部位に存在する臭素原子をセレン原子官能基に変換させることも検討中である。
セレン原子官能基からなるσ非局在系を二つのベンゼン環で挟んだ分子の合成に成功し、ブレイクジャンクション法を用いてその単分子電気伝導度を測定したところ、σ非局在系のない参照化合物よりも高い電気伝導度を有していることを明らかにした。これは非結合原子間の相互作用が電気伝導パスに関与したことを示す意義深い結果である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の目標化合物の一つであるベンゼン周縁部にセレン原子官能基からなるσ非局在電子系を有するユニットをジセレニド結合で連結した分子の合成に成功した。さらには次の高分子化に向けた予備的な実験として、二つのσ非局在電子系を有するユニットをベンゼン環で連結させることにも成功した。さらに単分子電気伝導度の測定を行い、非結合原子間の相互作用が電気伝導パスに関与した現象の発見に成功した。以上のような成果から、計画通りに研究が進んでいると判断できる。

今後の研究の推進方策

ベンゼン周縁部にセレン原子官能基からなるσ非局在電子系を有するユニットをジセレニド結合で連結した高分子の合成に着手する。合成した化合物群の単分子電気伝導度などを測定し、非結合原子間に生じる相互作用が分子の物性に及ぼす影響を実験的に解明する。

次年度使用額が生じた理由

安価な試薬を用いて原料を合成するなどして、高価な市販品を購入する頻度を減らした結果、次年度に使用できる金額が生じた。研究を加速させるため、高価な市販品の購入を積極的に検討する。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 9件、 招待講演 8件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Oldenburg(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University of Oldenburg
  • [学会発表] ナフタレン周縁部に非局在化するσジラジカルの創製2023

    • 著者名/発表者名
      田中泰地(埼玉大理)、川口倫子(埼玉大理)、石村和也(クロスアビリティ)、箕浦真生(立教大理)、長嶋宏樹(埼玉大院理工)、古川俊輔(埼玉大院理工)、谷口弘三(埼玉大院理工)、斎藤雅一(埼玉大院理工)
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] 重典型元素の導入による芳香族性の概念の拡張―π芳香族性から(σ+π)二重芳香族性までー2022

    • 著者名/発表者名
      斎藤雅一(埼玉大院理工)
    • 学会等名
      第54回有機金属若手の会
    • 招待講演
  • [学会発表] Exploration of a Novel (σ+π)-Double Aromatic Compound: Synthesis of a 2,3,5,6-Tetraselenyl- 1,4-ditellurenylbenzene Dication2022

    • 著者名/発表者名
      斎藤雅一(埼玉大院理工)、渡辺愛理(埼玉大院理工)、古川俊輔(埼玉大院理工)、箕浦真生(立教大理)
    • 学会等名
      The 19th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
    • 国際学会
  • [学会発表] A Challenge to Synthesize a Bench-stable (σ+π)-Double Aromatic Compound2022

    • 著者名/発表者名
      斎藤雅一(埼玉大院理工)
    • 学会等名
      25th IUPAC International Conference on Physical Organic Chemistry
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Charge Transport between σ-Delocalized Orbitals Using Polyiodobenzenes2022

    • 著者名/発表者名
      髙田侑希(埼玉大院理工)、古川俊輔(埼玉大院理工)、斎藤雅一(埼玉大院理工)
    • 学会等名
      25th IUPAC International Conference on Physical Organic Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] A Challenge to Expand Aromaticity from π-Aromaticity to (σ+π)-Double Aromaticity2022

    • 著者名/発表者名
      斎藤雅一(埼玉大院理工)
    • 学会等名
      29th International Conference on Organometallic Chemistry
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Lone-pair Interactions between Non-bonded Heavy Atoms on the Periphery of Benzene to Produce (σ+π)-Double Aromaticity2022

    • 著者名/発表者名
      斎藤雅一(埼玉大院理工)
    • 学会等名
      16th International Symposium on Inorganic Ring Systems
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ベンゼン環周縁部に広がるσ非局在電子系の創製2022

    • 著者名/発表者名
      斎藤雅一(埼玉大院理工)、鈴木拓実(埼玉大院理工)、壬生颯史(埼玉大院理工)、石村和也(株式会社クロスアビリティ)、古川俊輔(埼玉大院理工)
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 拡張されたσ非局在電子系を有するデカキス(アリールセレニル)ピレンおよびその酸化体の合成と構造2022

    • 著者名/発表者名
      小林大晃(埼玉大院理工)、古川俊輔(埼玉大院理工)、箕浦真生(立教大理)、斎藤雅一(埼玉大院理工)
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] Synthesis of a Silylium Ion Incorporated into a Pentaselenylbenzene Platform2022

    • 著者名/発表者名
      斎藤雅一(埼玉大院理工)
    • 学会等名
      8th Asian Silicon Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Aromaticity from π-Aromaticity to (σ+π)-Double Aromaticity2022

    • 著者名/発表者名
      斎藤雅一(埼玉大院理工)
    • 学会等名
      Main Group Chemistry (IOS Publisher) Webinar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Lone-pair Interactions between Non-bonded Heavy Atoms to Produce σ-Aromatic Compounds and a Stable σ-Delocalized Radical2022

    • 著者名/発表者名
      斎藤雅一(埼玉大院理工)
    • 学会等名
      11th Singapore International Chemistry Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Lone-pair Interactions between Non-bonded Heavy Atoms on the Periphery of Benzene to Produce a (σ+π)-Double Aromatic Compound and a stable σ-Delocalized Radical2022

    • 著者名/発表者名
      斎藤雅一(埼玉大院理工)
    • 学会等名
      Taiwan and Saitama Friendship Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 斎藤雅一研究室

    • URL

      http://www.chem.saitama-u.ac.jp/msaito-lab/index.html

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公開日: 2023-12-25  

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