スピン非局在型の安定な有機中性ラジカルの光化学反応とフォトニクス機能開発

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開殻有機分子は、分子骨格上への電子スピン密度の分布の程度により「電子スピン局在型」と「電子スピン非局在型」に分類できる。我々は、6-オキソフェナレノキシル(6OPO)と命名できる空気中でも安定な中性ラジカルを合成・単離した。電子スピンは、分子骨格全体に一定のトポロジー的対称性を持って広く非局在化しており、酸化還元活性な15π型の平面構造を有している。この6OPO骨格に電子ドナー性置換基を結合させた誘導体においては、中性ラジカル構造と分子内電子移動状態である両性イオン型ラジカル構造の形成が予想された。我々は、溶媒および温度変化に依存した両電子状態の100%の相互変換にこれまでに成功している。本研究では、「電子スピン非局在型」の中性ラジカルに対する世界初の光照射実験とそれに起因した動的な電子スピン構造の発現を目指した研究に取り組んだ。その結果、以下に示した誘導体の合成と、光照射が起点となる斬新な動的挙動の発現に成功した。(1)高い電子供与能を有する18π電子構造型分子を6OPO骨格に結合させた誘導体を合成した。そして、酸化還元挙動やそれに伴うクロミズム現象を明らかにした。また、溶媒および温度変化に依存した動的な電子スピン構造を見出し、その機構を量子化学計算から考察した。(2)この中性ラジカルに対する室温溶液状態における光照射実験を行った。その結果、中性ラジカル構造から両性イオン型ラジカル構造に光照射によって完全に変換することを見出した。開殻分子の光による電荷分離状態の創成である。