開殻性/反芳香族性の制御を指向した新規非交互炭化水素の創成と機能性材料への展開

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前年度では、組み込まれたキノイド構造と分子の対称性がそれぞれ異なる4種類のジアレノ[a,f]ペンタレン類の物性比較により、反芳香族性は分子の対称性が影響する一方で、開殻性はキノイドの様式に起因することを見出している。本年度では、ジアレノ[a,f]ペンタレン類の有機材料への展開を検討した。前年度で得られた開殻性と反芳香族性の相関に関する知見に基づき、新たなペンタレン誘導体の設計および合成を行った。合成したペンタレン誘導体のアモルファス膜におけるホール輸送能について評価した結果、かさ高い置換基を持つにもかかわらずホール移動度を示した。また、キノイドの様式と分子の対称性に関する知見は、ペンタレンに限らずアズレンにおいても重要であることを見出した本研究ではモデル分子として、m-キノイド構造を有するビスペリアズレン(シクロヘプタ[def]フルオレン)に注目した。物性評価から、従来の理論計算による予想とは異なる電子スピン状態を示すことが明らかとなった。実験からビスペリアズレンの電子的性質は3つの寄与(周辺電子系・電荷分離構造・ビラジカル)のバランスにより決定されることを見出した。これら3つの寄与の共存はビスペリアズレンの対称性が重要であり、ベンゾ縮環を施し対称性を下げた分子を設計および合成した結果、ビラジカルの寄与が向上し、基底状態における電子スピン状態がビスペリアズレンとは変化することが明らかとなった。非交互炭化水素は古くからの研究対象で、数多くの分子が合成され物性評価されている一方で、いまだに興味深い未解明の性質を有する。これらの研究は非交互炭化水素の特徴的な性質を最小限のπ拡張で引き出すものであり、今後の縮合多環π共役分子を用いた機能性有機材料の設計において重要な指針となると期待される。