カプセル状超分子形成化合物の開拓

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結晶中の分子配列を制御することは、非線形光学効果、磁性、電気伝導性といった分子結晶の機能発現に重要である。これらの機能発現のためにはπ共役系分子を構成成分とする必要があるが、π共役系分子の形態的特徴は、その平面性と剛直性である。そのような分子の配向を強制的に規制した場合、結晶中には埋めきれない空間が生じてしまい、その空間を包接サイトとして利用すると、もう一成分を組み込んだ超分子や結晶を作製することができる。そこで、本研究では、π共役系分子を繋ぎ合わせた超分子をπ共役系のホスト分子として取り上げ、このような超分子結晶の構造・物性を調べ、この物質設計の有効性を検討することを目的としている。最初にターゲットとした分子は、中心ベンゼン環に6つの周辺芳香環を置換したもので、周辺芳香環としてナフタレンを用いた化合物の合成には成功しているが、この分子に第二成分を包接させた結晶の作製は極めて難しいことが分かった。そこで、立体反発により芳香環同志が非平面配置をした複数の芳香環からなる化合物を対象に錯体結晶作製を試み、ルブレンと呼ばれる化合物とヨウ素との錯体を得た。結晶中でルブレンはカチオンラジカルとなり、ヨウ素は(I_9)-という特殊な化学種となっている。この化学種はルブレンの特異な形状によって実現されており、一種のホスト-ゲスト相互作用が働いている。また、別の試みとして、溶液中に平衡状態で存在するコバルトフタロシアニン環2枚をシアノ基で架橋したホスト超分子のホスト-ゲスト相互作用による選択的補足を行なったが、ペンゾフェノチアジンカチオンラジカルをゲストとすると選択的に結晶化させることができることを見い出した。