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2017 Fiscal Year Research-status Report

光学活性な開殻有機分子の合成と集積構造に基づく複合機能の探索

Research Project

Project/Area Number 16K05708
Research InstitutionAichi Institute of Technology

Principal Investigator

村田 剛志  愛知工業大学, 工学部, 准教授 (40535358)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords有機中性ラジカル / 縮合多環構造 / キラリティー / 有機導電体 / 混合原子価塩
Outline of Annual Research Achievements

平成29年度は、TOTの炭素骨格の3つの頂点部に不斉炭素原子を持つ新規TOT誘導体の合成を行った。キラルなオキサゾリン環導入体については、H28年度に合成手法を確立したアミド基導入体の合成手法をもとに、環形成を行うことで効率的に合成することに成功した。キラルなアミノ基を持つ誘導体については、対応するアミンとの遷移金属触媒を用いたクロスカップリング反応により合成できた。これらの誘導体は大気下、室温でも高い安定な中性ラジカル種を与え、塩化メチレンやTHFなどの数種類の有機溶媒に対して溶解性を示した。ESRスペクトルでは、置換基の運動性のために電子構造を調べるのに十分な高分解能なデータは得られていないものの、量子化学計算からは電子スピンの置換基への染み出しが示唆されている。UV-vis-NIRスペクトルでは、アミノ基導入体がTOTの中性ラジカル種のπ積層体に特徴的な近赤外光吸収を示したのに対し、オキサゾリン環を持つものではそれが観測されず、固体中でこれまでのものとは異なる集積構造を構築していることが示唆された。電気化学測定では、これらの誘導体はいずれもTOTに特徴的な、中性ラジカルからラジカルテトラアニオンに至る4段階の酸化還元能を示し、置換基の電子供与性により酸化還元波が低電位側にシフトする様子が観察された。
また、平成28年度に合成した光学活性なアミド基を持つ誘導体について、モノアニオン種の単結晶X線構造解析に成功し、この塩がキラルな空間群を持ち、アニオン種であっても中性ラジカルのようなπ積層構造を構築できることを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画した分子の合成を達成し、その基礎的な物性から置換基の電子的な効果を明らかにした。
また電解酸化法により、X線結晶構造解析には至らないものの、混合原子価塩の作製に成功しており、高導電性の発現が期待できる成果を得ている。

Strategy for Future Research Activity

H28、H29年度に合成した光学活性な置換基を持つTOT誘導体について、高導電性の混合原子価塩の作製を各種検討する。
混合原子価塩の中から、特に高導電性でキラリティーを有する塩をピックアップし、複合機能の探索を行う。

Causes of Carryover

出張旅費に関しては、共同研究先での実験を予定していたが、それを実施する段階にいかなかった。
また、その他には依頼分析費を計上していたが、共同研究先で行ったため、経費がかからなかった。
混合原子価塩の単結晶試料の作製と結晶構造解析および導電物性の解明が目下の課題であり、その実験のための物品に集中させて使っていく予定である。

  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (4 results)

  • [Journal Article] Trioxotriangulene: Air- and Thermally Stable Organic Polycyclic Carbon-Centered Neutral π-Radical without Steric Protection2018

    • Author(s)
      Yasushi Morita, Tsuyoshi Murata, Akira Ueda, Chiaki Yamada, Yuki Kanzaki, Daisuke Shiomi, Kazunobu Sato, Takeji Takui
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180074

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 村田剛志, 森田 靖2017

    • Author(s)
      有機中性πラジカルの近赤外光吸収 開殻有機分子の特性を活かした電子物性
    • Journal Title

      化学

      Volume: 72 Pages: 66-67

  • [Journal Article] Near-infrared Absorption of π-Stacking Columns Composed of Trioxotriangulene Neutral Radicals2017

    • Author(s)
      Yasuhiro Ikabata, Qi Wang, Takeshi Yoshikawa, Akira Ueda, Tsuyoshi Murata, Kazuki Kariyazono, Miki Moriguchi, Hiroshi Okamoto, Yasushi Morita, Hiromi Nakai
    • Journal Title

      npj Quantum Materials

      Volume: 2 Pages: No27/1-7

    • DOI

      10.1038/s41535-017-0033-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 有機活物質100%の二次電池:安定有機中性ラジカルの積層性と導電性の活用2018

    • Author(s)
      村田剛志・伊藤 宏・森田美和・辻 良太郎・森田 靖
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会, 口頭B講演・ATPポスター発表
  • [Presentation] キラルなオキサゾリン環を導入したトリオキソトリアンギュレン誘導体の合成と物性2018

    • Author(s)
      西川浩平・村田剛志・森田 靖
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会, ポスター発表
  • [Presentation] Organic Rechargeable Battery Using Thin-Films of Trioxotriangulene Neutral Radical2018

    • Author(s)
      Murata, T.; Ito, H.; Nakayama, H.; Nakanishi, S.; Morita, M.; Tsuji, R.; Morita, Y.
    • Organizer
      CEMS International Symposium on Supramolecular Chemistry & Functional Materials 2018 (CEMSupra2018), ポスター発表
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mixed-Valence Conductive One-dimensional π-Stacking Columnar Salts of Trioxotriangulene Neutral π-Radicals with Chiral Countercations2017

    • Author(s)
      Murata, T.; Torii, T.; Morita, Y.
    • Organizer
      12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM2017), 口頭発表
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光学活性なアミド基を有するトリオキソトリアンギュレン誘導体の合成と物性2017

    • Author(s)
      西川浩平・村田剛志・森田 靖
    • Organizer
      第28回 基礎有機化学討論会, ポスター発表
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 有機ラジカル化合物を含む非水電解質二次電池およびその製造方法2018

    • Inventor(s)
      辻 良太郎・北野祥平・村田剛志・森田 靖
    • Industrial Property Rights Holder
      株式会社カネカ・学校法人名古屋電気学園
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2018-062576
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 二次電池2017

    • Inventor(s)
      中山英樹,中西真二,森田靖,村田剛志,伊藤宏,森田美和,辻良太郎
    • Industrial Property Rights Holder
      トヨタ自動車株式会社・学校法人名古屋電気学園・株式会社カネカ
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2017-191732
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 二次電池2017

    • Inventor(s)
      中山英樹・中西真二・森田 靖・村田剛志・辻 良太郎
    • Industrial Property Rights Holder
      トヨタ自動車株式会社・学校法人名古屋電気学園・株式会社カネカ
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2017-191718
  • [Patent(Industrial Property Rights)] トリオキソトリアンギュレン系中性ラジカル化合物の錯体2017

    • Inventor(s)
      森田 靖・村田剛志・伊藤 宏・島田敏宏・柳瀬 隆・辻 良太郎
    • Industrial Property Rights Holder
      学校法人名古屋電気学園・国立大学法人北海道大学・株式会社カネカ
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2017-141105

URL: 

Published: 2018-12-17  

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