Toward a novel response system based on dynamic structural change of redox-active quinodimethane-type molecules

基于氧化还原活性醌二甲烷型分子动态结构变化的新型响应系统

• 批准号: 20J20972
• 负责人: 菅原 一真
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J20972/
• 关键词: 構造有機化学; X線結晶構造解析; 結晶多形; 超混雑エチレン; 動的酸化還元系

本研究に先立って、テトラアリールアントラキノジメタン誘導体の溶液及び固体状態における二重のクロミズム応答を明らかにした。そこで得られたテトラアリールアントラキノジメタンが持つ酸化還元特性を踏まえ、その特異な分子構造とそれに基づくdyrex特性を利用することで革新的な研究展開を行うことが可能である。昨年度に引き続き、テトラアリールアントラキノジメタン誘導体の分子構造に着目した研究を推進した。OCE類の一つであるテトラアザアントラキノジメタン誘導体において、擬多形結晶中でfolded型とtwisted型構造に加え、その中間ともいえる構造を複数発現することを見出した。また、結晶中で発現した構造に応じHOMO-LUMOギャップが変化し、folded型からtwisted型の寄与が高い構造になるにつれて結晶の色調や発光色が黄色から橙色、赤色へと連続的に変化することを明らかにした。すなわち本系では、立体配座に応じたHOMO／LUMO準位の変調が可能となり、通常の二状態間のスイッチングでは成し得ない、連続的な色調及び発光色の制御を実現した。また、これらの結晶をすりつぶすことで色調および発光色が変化するというメカノクロミック挙動を示すことを見出し、その機能性材料への応用可能性を明らかにした。一方、アントラキノジメタン誘導体のdyrex特性に焦点を当てた研究も推進した。電子ドナーあるいはアクセプターとして機能し得る誘導体を設計し、分子構造の多様性に基づく特異な酸化還元特性を利用した新奇のドナー-アクセプター系を構築した。

This study was conducted to investigate the effects of different kinds of chemical reagents on the growth of the induced substances in solution and solid state. This is the first time that we have developed innovative research on the use of specific molecular structures and basic dyrex properties. The research on molecular structure of induction body was promoted in the past year. OCE-type structures are found in folded and twisted structures in quasi-polymorphic crystals. The color of the crystals varies from yellow to orange and red to red. HOMO/LUMO level adjustment is possible in this system, and the control of color tone and brightness between two states is realized. For example, if a material is crystalline, the color of the material will change. If a material is crystalline, the color of the material will change. If a material is functional, the material will change. The research on dyrex characteristics of a new type of inductor should be carried out. Design of inducers, diversity of molecular structures, and utilization of novel induction systems

项目成果

柔軟なポリアリールキノジメタン誘導体：結晶擬多形中の立体配座に基づく特異な発光

柔性聚芳基醌二甲烷衍生物：基于晶体假多晶型物构象的独特发光

• 发表时间: 2021
• 作者: 菅原一真;小野利和;鈴木孝紀;石垣侑祐
• 通讯作者: 石垣侑祐

Heterocyclic Ring‐Opening of Nanographene on Au(111)

Au(111)上纳米石墨烯的杂环开环

• DOI: 10.1002/anie.202017137
• 发表时间: 2021
• 期刊: Angewandte Chemie International Edition
• 作者: Sun Kewei;Sugawara Kazuma;Lyalin Andrey;Ishigaki Yusuke;Uosaki Kohei;Taketsugu Tetsuya;Suzuki Takanori;Kawai Shigeki
• 通讯作者: Kawai Shigeki

Exceptionally flexible quinodimethanes with multiple conformations: polymorph-dependent colour tone and emission of crystals

具有多种构象的极其灵活的醌二甲烷：依赖于多晶型的色调和晶体的发射

• DOI: 10.1039/d2qm01199a
• 发表时间: 2023
• 期刊: Materials Chemistry Frontiers
• 影响因子: 7
• 作者: Sugawara Kazuma;Ono Toshikazu;Yano Yoshio;Suzuki Takanori;Ishigaki Yusuke
• 通讯作者: Ishigaki Yusuke

Geometrical and Electronic Structure of Cation Radical Species of Tetraarylanthraquinodimethane: An Intermediate for Unique Electrochromic Behavior

四芳基蒽醌二甲烷阳离子自由基的几何和电子结构：独特电致变色行为的中间体

• DOI: 10.1002/asia.202200914
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chemistry An Asian Journal
• 作者: Ishigaki Yusuke;Fukagawa Reina;Sugawara Kazuma;Harimoto Takashi;Suzuki Takanori
• 通讯作者: Suzuki Takanori

柔軟なポリアリールキノジメタン誘導体：複数の立体構造を示す結晶多形

柔性聚芳基醌二甲烷衍生物：具有多种三级结构的结晶多晶型物

• 发表时间: 2021
• 作者: 菅原一真;石垣侑祐;鈴木孝紀
• 通讯作者: 鈴木孝紀