Elucidation of Electronic Structures and Physical Properties of m-Quinodimethane-Based Open-Shell Molecules

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本研究では m-キノジメタン構造を基盤とする開殻性π共役分子の研究として、1) 不対電子を相互作用させるヘテロ原子により、π共役双性イオンの基底スピン多重度を制御し、電子構造と物性を解明すること、2) 含ヘテロ原子π共役双性イオンの高い反応性を利用して、新規π共役分子の合成法を開発すること、3) 基底三重項の縮合多環炭化水素を単離し、電子構造と物性を解明すること、を研究目標としている。本年度は、主に 3) について大きな進展があった。まず、基底三重項のケクレ炭化水素分子であるビスジベンゾシクロヘプタベンゼンにかさ高い置換基を導入した誘導体を設計・合成し、結晶として単離することに成功した。吸収スペクトル、酸化還元特性、ESR スペクトルなどの測定により、詳細な電子状態や各種基礎的な光学的、電気化学的、磁気的性質を明らかにし、温度可変 ESR スペクトルの測定により、基底三重項であることを実験的に明らかにした。本研究は基底三重項のケクレ炭化水素を初めて結晶として単離した研究である。また、窒素原子を導入した基底三重項のπ共役ジラジカルカチオンを設計し、その合成と単離に成功した。基底三重項のジラジカルであるにも関わらず安定であり、様々な溶媒中で、空気中で安定であり、GPC による精製が可能であった。精製した試料を用いて、詳細な電子状態や各種基礎的な光学的、電気化学的、磁気的性質を明らかにし、不対電子が分子全体に非局在化することを実験的に明らかにした。