電荷種の相互作用を駆動力とした光・電子機能マテリアルの創製

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23685032
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 前田 大光 立命館大学, 薬学部, 准教授 (80388115)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: π共役系 / イオン認識 / 超分子集合体 / 構造制御 / ピロール誘導体

研究概要

ピロール環を構成要素としたπ電子系に注目し、とくにイオン認識能を有するπ電子系を基軸として次元制御された組織構造の創製に挑戦した（総説：Chem. Commun. 2013（2報）；BCSJ 2013）。集合体の構成ユニットとして電子機能性負電荷種を導入するには、無機アニオンと高い会合能を有するπ電子系のアニオン会合体を擬似的な平面状アニオンとして利用することが効果的である。われわれはアニオン認識能を有するπ電子系レセプター分子をビルディングブロックとして多様な集合体や組織構造を形成し、さらにレセプター–アニオン会合体と適切な対カチオンの共存によって、交互積層や分離配置型積層の寄与を有するカラムナー構造を形成することを、サーモトロピック液晶などの状態において明らかにした。このとき、構成する電荷種の規則配置に起因した半導体物性（電荷輸送能）も観測された（JACS 2013）。
また、イオン性集合体の構成ユニットであるアニオン応答性π電子系として、放射状にπ電子系を配置したレセプターオリゴマー（Chem. Commun. 2013）、ボウル状π電子系（コラニュレン）を連結したレセプター（CAJ 2013）、側鎖にセミフルオロアルキル鎖を導入したπ電子系レセプター（Chem. Mater. 2013）、側鎖にキラルアルキル鎖を導入したπ電子系レセプター（CEJ 2013）などの合成に成功した。これらの溶液状態におけるアニオン会合挙動を基礎とし、バルク状態（サーモトロピック液晶相などの中間相）におけるアニオンフリーおよびイオンペア形成による集合化形態を放射光XRD測定によって解明し、また熱転移挙動を偏光顕微鏡や示差走査熱量測定により明らかにした。さらに、得られた材料の電荷輸送特性（半導体物性）を光励起・時間分解マイクロ波伝導度測定により評価し、集合化形態（π電子系の配置）との相関を見出した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Helical π-Systems of Bidipyrrin-Metal Complexes (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 43 (in press)
  • DOI: 10.1246/cl.140260
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chiroptical Control in Helical Receptor-Anion Complexes (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 雑誌名: Org. Lett 巻: 15 ページ: 6006–6009
  • DOI: 10.1021/ol402895r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation and Geometrical Control of Polygon-like Metal-Coordination Assemblies (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J 巻: 19 ページ: 11676–11685
  • DOI: 10.1002/chem.201302028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anion-driven structures of radially arranged anion receptor oligomers (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 49 ページ: 5310–5312
  • DOI: 10.1039/c3cc42441c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion-Pair-Based Assemblies Comprising Pyrrole-Pyrazole Hybrids (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J 巻: 19 ページ: 9224–9233
  • DOI: 10.1002/chem.201300993
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Cyclic and Polymeric Structures from Zwitterions (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J 巻: 19 ページ: 6956–6960
  • DOI: 10.1002/chem.201300704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion-based materials comprising planar charged species (2013)
  • 著者名/発表者名: Dong, B.; Maeda, H
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 49 ページ: 4085–4099
  • DOI: 10.1039/c2cc34407f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent progress in research on anion-responsive pyrrole-based π-conjugated acyclic molecules (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.; Bando, Y.
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 49 ページ: 4100-4113
  • DOI: 10.1039/c2cc35759c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent progress in research on stimuli-responsive circularly polarized luminescence based on π-conjugated molecules (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.; Bando, Y.
  • 雑誌名: Pure Appl. Chem. 巻: 85 ページ: 1967-1978
  • DOI: 10.1351/pac-con-12-11-09
  • 査読あり
• [雑誌論文] Corannulene-Fused Anion-Responsive π-Conjugated Molecules That Form Self-Assemblies with Unique Electronic Properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Bando, Y.; Sakurai, T.; Seki, S.; Maeda, H.
  • 雑誌名: Chem. Asian J. 巻: 8 ページ: 2088-2095
  • DOI: 10.1002/asia.201300635
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assembled Structures of Anion-Responsive π-Systems Tunable by Alkyl/Perfluoroalkyl Segments in Peripheral Side Chains (2013)
  • 著者名/発表者名: Terashima, Y.; Sakurai, T.; Bando, Y.; Seki, S.; Maeda, H.
  • 雑誌名: Chem. Mater. 巻: 25 ページ: 2656-2662
  • DOI: 10.1021/cm4011663
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assembled structures of dipyrrins and their oligomers bridged by dioxy-boron moieties (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.; Nishimura, Y.; Hiroto, S.; Shinokubo, H.
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 42 ページ: 15885-15888
  • DOI: 10.1039/c3dt50783a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chirality Induction by Formation of Assembled Structures Based on Anion-Responsive π-Conjugated Molecules (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.; Hane, W.; Bando, W.; Terashima, Y.; Haketa, Y.; Shibaguchi, H.; Kawai, T.; Naito, M.; Takaishi, K.; Uchiyama, M.; Muranaka, A.
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 19 ページ: 16263-16271
  • DOI: 10.1002/chem.201301737
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion-Based Materials Derived from Positively and Negatively Charged Chloride Complexes of π-Conjugated Molecules (2013)
  • 著者名/発表者名: Dong, B.; Sakurai, T.; Bando, Y.; Seki, S.; Takaishi, K.; Uchiyama, M.; Muranaka, A.; Maeda, H.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 ページ: 14797-14805
  • DOI: 10.1021/ja4071333
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supramolecular Chemistry of Pyrrole-Based π-Conjugated Molecules (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 巻: 86 ページ: 1359-1399
  • DOI: 10.1246/bcsj.20130219
  • 査読あり
• [学会発表] Supramolecular Assemblies Based on Designed Ionic Species
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 学会等名: Catalysis and Sensing for Our Environment (CASE) 2013 Conference
  • 発表場所: オースティン（アメリカ合衆国）
  • 招待講演
• [学会発表] Supramolecular Assemblies Based on Designed Ionic Species
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 学会等名: Lecture at Bowling Green State University
  • 発表場所: ボーリンググリーン（アメリカ合衆国）
  • 招待講演
• [学会発表] デザインされたイオンからなる電子機能マテリアルの創製
  • 著者名/発表者名: 董彬・寺島嘉孝・坂東勇哉・千草賢吾・前田大光
  • 学会等名: 第10回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • 発表場所: 和歌山大学（和歌山県）
• [学会発表] Supramolecular assemblies of designed ionic species
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 学会等名: Challenges in Organic Materials and Supramolecular Chemistry (ISACS10)
  • 発表場所: 京都大学（京都府）
• [学会発表] Assembled Structures of Ion-Responsive and Ionic π-Systems
  • 著者名/発表者名: Bando, Y.; Maeda, H.
  • 学会等名: 9th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県）
• [学会発表] Formation of Supramolecular Assemblies Based on Designed Ionic Species
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.; Kobayashi, M.
  • 学会等名: 9th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県）
• [学会発表] デザインされたイオンからなる超分子構造の創製
  • 著者名/発表者名: 前田大光
  • 学会等名: 信州大学 講演会
  • 発表場所: 信州大学（長野県）
  • 招待講演
• [学会発表] デザインされたイオン種を基盤とした超分子集合体の創製
  • 著者名/発表者名: 前田大光・小林慎
  • 学会等名: 第24回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 学習院大学（東京都）
• [学会発表] カチオン性π電子系を基盤とした積層型集合体の形成
  • 著者名/発表者名: 坂東勇哉・前田大光
  • 学会等名: 第24回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 学習院大学（東京都）
• [学会発表] 超分子集合体を構築するイオン応答性π共役系分子の創製
  • 著者名/発表者名: 前田大光
  • 学会等名: 第24回基礎有機化学討論会（第9回野副記念奨励賞記念講演）
  • 発表場所: 学習院大学（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] Toward Electronic Materials Based on Designed Ionic Species
  • 著者名/発表者名: Dong, B.; Terashima, Y.; Bando, Y.; Chigusa, K.; Sakurai, T.; Seki, S.; Maeda, H.
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: 同志社大学（京都府）
• [学会発表] 超分子を構築するイオン応答性π共役系分子の創製
  • 著者名/発表者名: 前田大光
  • 学会等名: 理研セミナー
  • 発表場所: 理化学研究所（埼玉県）
  • 招待講演
• [学会発表] Ion-Responsive π-Conjugated Molecules Providing Supramolecular Assemblies
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 学会等名: China-Japan Joint Symposium on Functional Supramolecular Architectures
  • 発表場所: 蘇州（中華人民共和国）
  • 招待講演
• [学会発表] Ion-Based Materials Based on Planar Anion Receptors
  • 著者名/発表者名: Dong, B.; Maeda, H.
  • 学会等名: China-Japan Joint Symposium on Functional Supramolecular Architectures
  • 発表場所: 蘇州（中華人民共和国）
• [学会発表] Assembled Structures of Ion-Responsive and Ionic π-Systems
  • 著者名/発表者名: Bando, Y.; Maeda, H.
  • 学会等名: China-Japan Joint Symposium on Functional Supramolecular Architectures
  • 発表場所: 蘇州（中華人民共和国）
• [学会発表] A Variety of Modes in Ion-Responsive π-Conjugated Molecules
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Dynamical Ordering of Biomolecular Systems for Creation of Integrated Functions
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都（京都府）
• [学会発表] Metal-Bridged Pyrrole-Based π-Systems
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.; Nishimura, T.; Kobayashi, H.; Akuta, R.; Nishimura, Y.
  • 学会等名: International Symposium on Coordination Programming (ISCP2014)
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
• [学会発表] Ion‐responsive π‐conjugated molecules providing supramolecular assemblies
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 学会等名: The 1st CMS International Symposium
  • 発表場所: 九州大学（福岡県）
  • 招待講演
• [学会発表] A Variety of Modes in Emissive Ion-Responsive π-Conjugated Molecules
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 学会等名: International Sympoium on Green Photonics for Efficient Photon-Harvesting Materials and Reactions: ISGP 2014
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学（奈良県）
  • 招待講演
• [学会発表] デザインされたイオン種を基盤とした超分子集合体の創製
  • 著者名/発表者名: 前田大光・小林慎
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
• [学会発表] ピロール－ジケトン交互配列型アニオン応答性π電子系分子の合成
  • 著者名/発表者名: 前田大光・木下 敬太
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
• [学会発表] アニオン応答性新規π電子系の合成
  • 著者名/発表者名: 前田大光・田村勇樹
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
• [学会発表] 鋭角構造を有する環状π電子系の合成
  • 著者名/発表者名: 前田大光・川下賢二・芥諒
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
• [学会発表] 集合化能を付与したピロール誘導体の合成
  • 著者名/発表者名: 前田大光・山口健太
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
• [学会発表] π共役連結可能なピロール誘導体の合成
  • 著者名/発表者名: 坂東勇哉・前田大光
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
• [学会発表] π電子系イオンからなる次元制御型集合体の創製
  • 著者名/発表者名: 坂東勇哉・前田大光
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
• [学会発表] イオン応答性π電子系を基盤とした超分子集合体の創製
  • 著者名/発表者名: 前田大光
  • 学会等名: 第12回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] Ion-Based Assemblies of Pyrrole-Based π-Systems
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 学会等名: 8th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines (ICPP-8)
  • 発表場所: イスタンブール（トルコ）
  • 招待講演
• [学会発表] （演題未定）
  • 著者名/発表者名: 前田大光
  • 学会等名: 東京大学大学院総合文化研究科 機能超分子セミナー
  • 発表場所: 東京大学（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] Supramolecular Assemblies Comprising Anion-Binding and Metal-Coordinating π-Conjugated Ionic Building Units
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 学会等名: 248th ACS National Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ（アメリカ合衆国）
  • 招待講演
• [学会発表] Assemblies of π-Conjugated Ionic Species Providing Electronic Materials
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies - The IUMRS International Conference in Asia 2014 (IUMRS-ICA 2014)
  • 発表場所: 福岡大学（福岡県）
  • 招待講演
• [図書] Nanoscience with Liquid Crystals: From Self-Organized Nanostructures to Applications (Li, Q. Ed.) (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 総ページ数: 420
  • 出版者: Springer
• [図書] Intelligent Stimuli Responsive Materials: Well-defined Nanostructures to Applications (Li, Q. Ed.) (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, H.
  • 総ページ数: 486
  • 出版者: Wiley
• [備考] 立命館大学薬学部超分子創製化学研究室
  • URL: http://www.ritsumei.ac.jp/pharmacy/maeda/
• [備考] 研究者学術情報データベース - 立命館大学（前田大光）
  • URL: http://research-db.ritsumei.ac.jp/Profiles/29/0002834/profile.html