Spin-state control of 4n[pi]-systems by introducing spin perturbation

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K23629
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0501:Physical chemistry, functional solid state chemistry, organic chemistry, polymers, organic materials, biomolecular chemistry, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Shimizu Daiki 京都大学, 工学研究科, 助教 (10845019)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Keywords: ラジカル / 芳香族性 / 反芳香族性 / 電子スピン

Outline of Final Research Achievements

In this study, the researcher has synthesize and elucidate the properties of antiaromatic-radical hybrid compounds. In the course of this study, the researcher has discovered a new stable radical, cyclohepta[3,2,1-jk:4,5,6-j'k']difluoren-7-yl derivative, which has multiple conjugated aromatic and antiaromatic circuits in the molecule. This compound consists of non-alternating hydrocarbon substructures such as cyclopentadienyl, tropone, and azulene, and has an interesting structure with highly fused 5-, 6-, and 7-membered rings that can take on multiple stable redox states, making it promising for derivatization and further development.

Free Research Field

構造有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ベンゼン環や黒鉛で見られるような六角形構造ではなく、五角形や七角形の構造を持つ炭化水素化合物は磁性の発現に欠かせないスピン（ラジカル性）や大きな双極子など興味深い性質を示すことが知られており、精力的な研究が進められている。単純な五員環や七員環化合物についてはかなり理解が進んでいるが、それらが複雑に縮環した場合には複数の共役系のとり方が考えられ、実際の電子がどのような共役サーキットを選択するのかは未解明の部分も多い。本研究ではそのような５，６，７員環が複雑に縮環した構造を持つ化合物の合成に成功し、実際にその構造と共役サーキットとの関連や物性を明らかにすることができた。