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2015 年度 実績報告書

X線回折法によるフロンティア軌道分布の観測

公募研究

研究領域感応性化学種が拓く新物質科学
研究課題/領域番号 15H00964
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

橋爪 大輔  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (00293126)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード電子密度分布解析 / 電子状態解析 / 励起状態 / ケイ素化合物 / ゲルマニウム化合物
研究実績の概要

本研究は、単結晶X線回折法によるフロンティア軌道の観察法の開発をターゲットにしたものである。
今年度は、これまで以上に高精度な回折データを収集することで、π軌道の分布を観測し、化合物の結合状態および電子構造を実験的に明らかにすることを中心に研究を行った。
具体的には、(1) 1,2-ジゲルマベンゼンの結合状態(SPring-8利用)、(2) チオアロイルカチオンにおけるC≡S+結合の寄与を、実験的電子密度分布解析から明らかにした。
(1)の系で、当初Ge間の多重結合性と共鳴について議論できるものと考えていたが、SPring-8を利用した高精度のデータを用いて解析を行うと、Ge間は単結合であり、Geはゲルミレンの性質が高いことが分かった。現在、この現象に一般性があるのか検討している。
(2)では、1980年のOlahらによる報告依頼、Ar-C+=SとAr=C=Sの極限構造で記述されると考えられていた、チオアロイルカチオンについて、詳細な電子密度分布解析を行った。この結果、Ar-C間に明確にin-plane、C-S間に、out-of-plane, in-plane両方のπ軌道をそれぞれ観測した。これにより、炭素同族体のアロイルカチオンと同様に、チオアロイルカチオンにおいても、Ar-C≡S+の寄与が大きく、Ar-C+=Sの寄与が小さいことを明らかにした。
また、当該新学術領域研究参加研究者と小員環ケイ素化合物の結合状態解析や、ジシレン化合物の構造変化に伴う電子状態変化について分子軌道分布を実験的に観測し検討を行った。

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

これまでより精度の高いデータ収集と解析成功確率を高くすることに成功している。また、基底状態の分子軌道の実験的観察によって、これまで信じられていた化学的常識を覆す発見を一年あたり二つすることができた。一方で、光励起によるLUMO分布観測については、光照射条件の検討が進んでいない。この点が次年度の課題である。

今後の研究の推進方策

次年度はこの点に注力して研究を行う。π-π*遷移を使って分子系の研究を中心に行ってきたが、吸光係数が大きすぎ、光が結晶を透過せず、励起分子数が十分でない点が大きな問題である。金属錯体を用い、吸光係数が小さいd-d遷移を利用し、電子密度分布解析で各々の軌道の電子数を見積もりやすいd電子の個数変化に注目した研究も行う予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件)

  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      CNRS
  • [雑誌論文] (Z)-1,2-Di(1-pyrenyl)disilene: Synthesis, Structure, and Intramolecular Charge-Transfer Emission2016

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi, N. Hayakawa, T. Matsuo, B. Li, T. Fukunaga, D. Hashizume, H. Fueno, K. Tanaka, K. Tamao
    • 雑誌名

      J. Am. Chem.

      巻: 138 ページ: 758-761

    • DOI

      10.1021/jacs.5b11970

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Structures of Sterically Congested Diarylsilanes Bearing Two Bulky Rind Groups2016

    • 著者名/発表者名
      N. Hayakawa, T. Morimoto, A. Takagi, T. Tanikawa, D. Hashizume, T. Matsuo
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 45 ページ: 409-411

    • DOI

      10.1246/cl.151191

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Magnetic Properties of Linear Two-Coordinate Monomeric Diaryliron(II) Complexes Bearing Fused-Ring Bulky “Rind” Groups2016

    • 著者名/発表者名
      S. Goda, M. Nikai, M. Ito, D. Hashizume, K. Tamao, A. Okazawa, N. Kojima, H. Fueno, K. Tanaka, Y. Kobayashi, T. Matsuo
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 45 ページ: in press

    • DOI

      10.1246/cl.160216

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Coplanar Oligo(p-phenylenedisilenylene)s as Si=Si Analogues of Oligo(p-phenylenevinylene)s: Evidence for Extended π-Conjugation through the Carbon and Silicon π-Frameworks2015

    • 著者名/発表者名
      L. Li, T. Matsuo, D. Hashizume, H. Fueno, K. Tanaka, K. Tamao
    • 雑誌名

      J. Am. Chem.

      巻: 137 ページ: 15026-15035

    • DOI

      10.1021/jacs.5b10113

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The molecular and electronic structures of a thioaroyl cation formed by borinium ion-mediated C=S double bond cleavage of CS22015

    • 著者名/発表者名
      Y. Shoji, N. Tanaka, D. Hashizume, T. Fukushima
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 51 ページ: 13342-13345

    • DOI

      10.1039/C5CC05645D

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 水素化ホウ素化合物と一酸化炭素との反応2016

    • 著者名/発表者名
      金田将平, 庄子良晃, 橋爪大輔, 玉尾皓平, 笛野博之, 田中一義, 松尾司
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-26
  • [学会発表] かさ高いRind基を有する1,2-ジ(2-チエニル)ジシレンの合成2016

    • 著者名/発表者名
      西村章吾, 上総展弘, 早川直輝, 小林恵, 橋爪大輔, 玉尾皓平
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-25
  • [学会発表] ルイス塩基によって安定化されたシライミンの反応性2016

    • 著者名/発表者名
      渡辺孝典, 中田憲男, 橋爪大輔, 加藤剛, Baceiredo Antoine
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-25
  • [学会発表] 6員環アミノゲルミレンの酸化反応2016

    • 著者名/発表者名
      豊田美希, 中田憲男, 橋爪大輔, Saffon-Merceron Nathalie, Baceiredo Antoine, 加藤剛
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-25
  • [学会発表] かさ高いRind基を有する水素化アルミニウム化合物の合成と反応2016

    • 著者名/発表者名
      室﨑貴大, 金田将平, 橋爪大輔, 松尾司
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-24

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公開日: 2017-01-06  

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