新奇分子性導体をめざしたテトラアザフルバレン系アクセプター分子の設計と合成

分子性導体の構成分子は、ドナー系ではテトラチアフルバレン(TTF)等のカルコゲン原子を含む環状π系が知られている。また、アクセプター系では、TCNQやDCNQIといったキノイド構造を持つπ系等が知られている。特にDCNQI系は、両末端のシアノイミノ基が示す金属カチオンへの高い配位能により多彩な物性の発現が見られる。本研究では新物質探索の一環として、シアノイミノ基を有する有機πアクセプター分子および関連物質について、以下のアプローチで物質開発を試みた。(1)TTFの構造類似体であるテトラアザフルバレン(ビイミダゾール)にシアノイミノ基を導入すると、分子軌道法(Gaussian B3LYP/6-311G)による予測では、DCNQI等に匹敵する高いアクセプター性が期待できる。この分子の合成には未だ成功に至らなかった。合成経路を再検討の上、再び合成を試みている。(2)オルトーキノイド構造を有するアクセプター分子として、アセナフテキノイド骨格を有するDCNAを開発してきたが、低いアクセプター性が問題であった。フッ素置換体を合成し、ハロゲン原子の導入によりそのアクセプター性の改善に成功した。(3)磁性と伝導性の相互作用の実現をめざし、アクセプター系分子性導体の対カチオンとして、安定有機ラジカル(TEMPO,ニトロニルニトロキシド)を導入したアンモニウムイオンを開発した。これらを用いたDCNQI錯体の作製と物性評価を行った。(4)TTFにニトロニルニトロキシドを導入することにより、同一分子内で磁性と伝導性が共存したドナー分子を合成した。

分子性導体の構成分子は、ドナー系ではテトラチアフルバレン(TTF)等のカルコゲン原子を含む環状π系が知られている。また、アクセプター系では、TCNQやDCNQIといったキノイド構造を持つπ系等が知られている。特にDCNQI系は、両末端のシアノイミノ基が示す金属カチオンへの高い配位能により多彩な物性の発現が見られる。本研究では新物質探索の一環として、シアノイミノ基を有する有機πアクセプター分子および関連物質について、以下のアプローチで物質開発を試みた。(1)TTFの構造類似体であるテトラアザフルバレン(ビイミダゾール)にシアノイミノ基を導入すると、分子軌道法(Gaussian B3LYP/6-311G)による予測では、DCNQI等に匹敵する高いアクセプター性が期待できる。この分子の合成には未だ成功に至らなかった。合成経路を再検討の上、再び合成を試みている。(2)オルトーキノイド構造を有するアクセプター分子として、アセナフテキノイド骨格を有するDCNAを開発してきたが、低いアクセプター性が問題であった。フッ素置換体を合成し、ハロゲン原子の導入によりそのアクセプター性の改善に成功した。(3)磁性と伝導性の相互作用の実現をめざし、アクセプター系分子性導体の対カチオンとして、安定有機ラジカル(TEMPO,ニトロニルニトロキシド)を導入したアンモニウムイオンを開発した。これらを用いたDCNQI錯体の作製と物性評価を行った。(4)TTFにニトロニルニトロキシドを導入することにより、同一分子内で磁性と伝導性が共存したドナー分子を合成した。