2014 Fiscal Year Annual Research Report
高速フォトクロミック分子に基づく新規光エネルギーシステムの構築
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13J09076
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
山口 哲生 青山学院大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 高速フォトクロミズム / 逆フォトクロミズム / 光エネルギー変換 / キラルネマチック液晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度も高速フォトクロミック分子とキラルネマチックネットワークを用いた新規光エネルギーシステムの構築を実現するため、新規高速フォトクロミックキラルドーパントの開発を重点的に行った。ビナフチル架橋型イミダゾール二量体はキラリティを有し、ビナフチル骨格の二面角が約90°である発色体と45°になる2,2’-異性体を含む逆フォトクロミズムを示す。このため、光照射によりビアリール骨格の二面角の制御を行うことで大きならせん誘起力の変化が実現できると期待し、ビナフチル架橋型イミダゾール二量体に注目した。これまでに報告されたビナフチル架橋型イミダゾール二量体では無色の2,2’-isomerから、赤色の発色体に完全に戻るまでに約20分を要する。このため、ビナフチル架橋型イミダゾール二量体を新規高速フォトクロミックキラルドーパントとしても用いるためには熱戻り反応を高速化する必要があり、そのために2,2’-isomerを不安定化させるか、発色体を安定化させる必要があると考えた。そこで、電子受容性置換基のニトロ基を導入し、2,2’-isomerの不安定化を試みた。この誘導体の合成反応では、赤色の発色体が得られ、可視光照射を行うことで無色に退色したが、元の赤色に戻ることはなかった。無色体の構造を同定したところ、八員環を有する新規ビスイミダゾール異性体であることが明らかになった。現在のところ、この反応は光誘起シグマトロピー転移により説明できるのではないかと考えている。
また、昨年度報告した、ビフェニル架橋型イミダゾール二量体のフェムト秒時間分光の結果を詳細に検討した。その結果、2,2’-isomerからビラジカルが生成するまでに最低2種類の過渡種が存在し、それぞれ2.2’-isomerの高励起状態から最低励起状態への緩和過程とビラジカルの振動励起状態から基底状態への緩和過程であると予想している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ここまでの研究で、いまだ、目的とする物性を有する高速フォトクロミックキラルドーパントの開発に成功していないが、本年度までの研究結果から、高速フォトクロミックキラルドーパントの分子設計指針についておおよその検討をつけることに成功した。このことから、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ビナフチル架橋型イミダゾール二量体の熱戻り反応の高速化を実現するため、2,2’-isomerの不安定化を試みたが、予想に反し、光照射後の生成物は特異な構造を有する新規ビスイミダゾール異性体であることが明らかになった。このことから、熱戻り反応を高速化する指針として、2,2’-isomerの不安定化は適切な方針ではないことが示唆された。そのため、2,2’-isomerを不安定化させるのではなく、発色体を安定化させることで、高速化を促す必要があると考えられる。また、高速フォトクロミックキラルドーパントとして用いることを考えたときに、ビナフチル架橋型イミダゾール二量体にこだわる必要はないため、他の誘導体についても検討していく必要がある。ビナフチル架橋型イミダゾール二量体では、2,2’-isomerと発色体の間のビナフチル骨格の構造変化も大きいが、2,2’-isomerとビラジカルの構造変化も十分に大きいと予想される。そこで、あえて発色体を生成しない誘導体を設計することで大きな構造変化を誘起しつつ、熱戻り反応の高速化を実現できると考えている。現在のところ、ビナフチル架橋型イミダゾール二量体の一つのイミダゾール部位をフェノキシル部位に変更することで、発色体の生成を抑えることができると考えている。
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Research Products
(4 results)
