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2014 年度 実施状況報告書

分子内の電荷配置を“情報”として伝播する複核フェロセン超分子デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25790016
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

田原 圭志朗  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (50622297)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードビフェロセン / 水素結合 / 組織体 / 原子価間電荷移動
研究実績の概要

平成26年度は、分子素子を構成する基本ユニットに適した混合原子価化合物として、ビフェロセニウム誘導体を中心に、組織化法の検討と組織体の構造・物性評価を行った。組織化部位として水素結合能を有するB(OH)2基を導入したビフェロセンジボロン酸を新規に合成し、これをビルディングブロックとした。様々な条件で再結晶し、得られた単結晶についてX線結晶構造解析を行った。溶媒フリーの結晶では、分子間で2つのボロン酸が2点の水素結合を含む8員環を形成することで1次元鎖を形成した。ピリジン含有結晶では、1次元鎖の両側の水素原子とピリジンの間で水素結合が確認された。ピリジンは1次元鎖をキャップし、鎖同士を分断するセパレーター分子と見做すことができる。THF含有結晶では、1次元鎖をTHF分子がキャップする構造の他に、4つのB(OH)2基によって形成される平面構造、およびこれが階段状に連なったネットワーク構造が見られた。1次元鎖構造をベースとして、再結晶に用いる溶媒が鎖間相互作用や距離を制御するための重要な因子となることが示唆された。
さらに、ビフェロセンジボロン酸とペンタエリスリトールを縮合させることで、環状4核錯体を得た。化学酸化によって得られた2電子酸化体のUV-vis-NIR測定を行ったところ、ビフェロセニウム種由来の原子価間電荷移動遷移吸収が見られた。詳しい解析から、2つのビフェロセニウム間で電子的な相互作用はほとんどないと結論付けられた。一方、電気化学測定およびDFT計算によって、2つのビフェロセニウム間で静電的な相互作用が働くことが示唆された。ビルディングブロック内の強い相互作用とビルディングブロック間の弱い相互作用を相乗させるための、基礎的な知見を得ることが出来た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

今年度使用した化合物の結晶化や単離の困難さから、予想以上に時間を割く必要があっため、当初計画より研究が遅れる部分があった。

今後の研究の推進方策

今後は、取り扱いが容易な有機レドックス分子やウレア架橋体を基幹物質にする予定であり、研究を効率的に進めていく。また、新たな大学院生2名と協力し、研究を推進していく。

次年度使用額が生じた理由

予想以上に使用している化合物の結晶化や単離が困難であったため、研究の進行が一部遅れているため。

次年度使用額の使用計画

当初の翌年度請求分に加え、適切な化合物の新たな合成・探索のため、試薬・消耗品等の購入に充てる。さらに、得られた化合物の機能評価のための物品購入に充て、研究を遂行する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] 1.Electrochemistry, charge transfer properties, and theoretical investigation of a macrocyclic boronate dimer of 1',1'''-biferrocenediboronic acid and related ferrocenyl boronate complexes2015

    • 著者名/発表者名
      Keishiro Tahara, Nazuna Terashita, Tetsuhiro Akita, Shohei Katao, Jun-ichi Kikuchi and Ken Tokunaga
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 34 ページ: 299-308

    • DOI

      10.1021/om501129a

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 2.Organic Mixed Valency in Quadruple Hydrogen-bonded Triarylamine Dimers Bearing Ureido Pyrimidinedione Moieties2014

    • 著者名/発表者名
      Keishiro Tahara, Tetsufumi Nakakita, Shohei Katao and Jun-ichi Kikuchi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 50 ページ: 15071-15074

    • DOI

      10.1039/C4CC06779G

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 4.Construction of covalent- and hydrogen-bonded assemblies from 1’,1’’’-biferrocenediboronic acid as a new organobimetallic building block2014

    • 著者名/発表者名
      Keishiro Tahara, Tetsuhiro Akita, Shohei Katao, Ken Tokunaga and Junichi Kikuchi
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 43 ページ: 9579-9585

    • DOI

      10.1039/C4DT00988F

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] トリアリールアミン部位を有するウレア誘導体の合成と混合原子価状態の評価2015

    • 著者名/発表者名
      田原圭志朗・中北哲文・大喜多拓己・菊池純一
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会(2015)
    • 発表場所
      日本大学理工学部船橋キャンパス/薬学部(千葉県船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] レドックス活性部位を導入した新規ピリジルウレア誘導体の合成と物性評価2015

    • 著者名/発表者名
      大喜多拓己・田原圭志朗・菊池純一
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会(2015)
    • 発表場所
      日本大学理工学部船橋キャンパス/薬学部(千葉県船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] 1’,1’’’-ビフェロセンジボロン酸を用いた1次元水素結合鎖の配列制御2015

    • 著者名/発表者名
      藪本しおみ・田原圭志朗・秋田哲宏・菊池純一
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会(2015)
    • 発表場所
      日本大学理工学部船橋キャンパス/薬学部(千葉県船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] ビフェロセンジボロン酸を用いた4核ボロネート錯体の合成と電気化学特性2014

    • 著者名/発表者名
      田原圭志朗、秋田哲宏、寺下なづ菜、菊池純一
    • 学会等名
      第64回錯体化学討論会
    • 発表場所
      中央大学 後楽園キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-20

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公開日: 2016-06-01  

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