6π電子系結晶高速フォトクロミック分子の基盤構築と応用開拓

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本研究では、6π電子系結晶高速T型フォトクロミック分子の基盤構築と応用開拓を目指している。特に、6π電子系フォトクロミック分子として、ジアリールエテンおよびジアリールベンゼンに着目している。T型フォトクロミック分子は、光照射によって着色し、着色異性体は光反応だけでなく、室温下で熱によっても元の無色状態へと戻る。T型フォトクロミック分子の実際の応用を考えた場合、用途に応じた熱戻り反応速度を有する分子を合成する必要がある。これまでに様々なT型フォトクロミック分子の熱戻り反応性が化学修飾によって変化することが報告されているが、分子設計時に熱戻り反応性を正確に予測することは容易ではない。本年度は、ジアリールベンゼンの溶液中における熱戻り反応の半減期を正確に予測することを目的に、ジアリールベンゼン誘導体の分子設計、合成、および特性評価を行った。実際に合成した種々の置換基を導入したすべてのジアリールベンゼン誘導体は、T型フォトクロミズムを示した。熱戻り反応速度を定量的に解析したところ、半減期が0.1から1500秒と様々な熱戻り反応性を有するジアリールベンゼンの創出に成功した。量子化学計算によって算出した活性化エネルギーは、実測値をよく再現することがわかった。また、熱戻り反応の頻度因子は分子によってほとんど変わらないことがわかった。その結果、量子化学計算によって算出した活性化エネルギーを用いることで、ジアリールベンゼンの熱戻り反応の半減期を定量的に予測する式を得た。このように、新規ジアリールベンゼン誘導体の活性化エネルギーが量子化学計算によって得られれば、熱戻り反応の半減期を正確に予測できることを見出した。