プロトン-電子相互作用を利用したスイッチ分子実現のための理論的設計指針の探索

寻找利用质子-电子相互作用实现开关分子的理论设计指南

• 批准号: 05J06092
• 负责人: 森 寛敏
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J06092/
• 关键词: プロトン-電子連動系; 分子スイッチ; モデル内殻ポテンシャル; 非破壊読み出し; 分子軌道相互作用; プロトン-電子相互作用; 2,2'-ビイミダゾール; カテコール; プロトン移動; 電子移動

分子スイッチの実現を目指したプロトン-電子相互作用系の候補のプロトタイプ,[Co(biimidazolate)(o-quinone)_2]_2に関して基底および励起電子状態の予測を密度汎関数法・時間依存密度汎関数法・スピン軌道相互作用を考慮した配置間相互作用法により検討した。計算結果,このプロトタイプ錯体は,紫外光・可視光照射によりスピン多重度を相互変換するLIEEST現象を示し,それに伴いプロトン移動を生じるプロトン-電子相互作用系になることを示すことができた。また,分子軌道相互作用を用いた理論的観点から,プロトン-電子相互作用を最大化するように錯体配位子の化学修飾によるチューニングを試み,o-quinone配位子にt-buthyl基を導入することにより,プロトン-電子相互作用を強めることができることを示し,プロトン-電子相互作用系の実現に向けた理論的設計指針を得ることができた。一方,本研究の遂行に伴い,一般に金属錯体の第一原理電子状態計算に計算負荷を軽減する為に用いられてきた有効内殻ポテンシャル(ECP)法が,実験に先立つ計算による理論分子設計に十分な精度をもたないという問題に遭遇した。これは,ECP法が分子の精密な電子状態予測に必要な価電子軌道節構造を正しく再現していないこと由来する。この問題を克服する為,価電子軌道節構造を正しく再現する特殊なECP法として,モデル内殻ポテンシャル(MCP)法のプログラム作成を行った.本研究で開発したプログラムは,アイオワ州立大学M.Gordon研究室で管理がなされている量子化学計算パッケージGAMESSに組み込まれ,2007年3月版より世界に向けて公開されている.

Molecular ス イ ッ チ の be presently を refers し た プ ロ ト ン - electronic interaction is の alternate の プ ロ ト タ イ プ, [Co (biimidazolate) - quinone (o) _2] _2 に masato し て basal お よ び wound up electronic state の to generic masato を density measurement method, time dependent density generic masato method, ス ピ ン orbital interaction を consideration Youdaoplaceholder0 た configuration interaction method によ た 検 for た た. Calculation results, こ の プ ロ ト タ イ プ misprinted は, ultraviolet, visible light irradiation に よ り ス ピ ン more severe を variations in each す る LIEEST phenomenon を し, そ れ に with い プ ロ ト ン mobile を raw じ る プ ロ ト ン - electronic interaction に な る こ と を shown す こ と が で き た. を ま た, molecular orbital interaction with い た 観 point of the theory of か ら, プ ロ ト ン - electronic interaction を maximize す る よ う に misprinted ligand の chemically modified に よ る チ ュ ー ニ ン グ を み, o - quinone ligand に t - buthyl base を import す る こ と に よ り, プ ロ ト ン - strong electronic interaction を め る こ と が で き る The <s:1> とを shows that the プロト プロト -electron interaction system <s:1> is currently に to the design pointer of the けた theory を, which gives る る とがで た た た た た た た た た. Side, this research の carries out に companion い, general に metal misprinted の に first principle of the electronic state to calculate the load を 軽 minus す る for に い ら れ て き た have unseen inner ポ テ ン シ ャ ル が (ECP) method, be 験 に to calculate に set つ よ る theory に very な molecular design precision を も た な い と い う problem suffered し に た. こ れ は, ECP method が molecular の に necessary precision な electronic state to test な 価 electron orbital を section structure is し く reappearance し て い な い こ と origin す る. こ の を overcome す る, 価 electron orbital を section structure is し く reappearance す る special な ECP method と し て, モ デ ル inner ポ テ ン シ ャ ル method (MCP) の プ ロ グ ラ ム made line を っ た. This research で open 発 し た プ ロ グ ラ ム は, ア イ オ ワ state university M.G ordon laboratory で management が な さ れ て い る quantum chemical calculation パ ッ ケ ー ジ GAMESS に group み 込 ま れ, March 2007 edition よ り world に to け て public さ れ て い る.

项目成果

POSSIBILITY OF MOLECULAR-SWITCH WITH CONTROLLED HYDROGEN BOND: UTILITY OF COMBINATION OF 2,2′-BIIMIDAZOLE AND REDOX-ACTIVE LIGAND

具有受控氢键的分子开关的可能性：2,2-联咪唑和氧化还原活性配体的组合的效用

• DOI: 10.1142/s0219633605001477
• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Theoretical and Computational Chemistry
• 影响因子: 2.4
• 作者: H. Mori;E. Miyoshi
• 通讯作者: E. Miyoshi

Electronic Structure and Photo Chemistry of Inorganic Photochromic Complex [Cu(N,N'-diethylethylenediamine)_2]^<2+> : Planar-Tetrahedral Geometry Change Accompanied with d~9-d^<10> Electroic Transition

无机光致变色配合物[Cu(N,N-二乙基乙二胺)_2]^<2>的电子结构和光化学：伴随d~9-d^<10>电跃迁的平面四面体几何变化

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Theoretical ＆ Computational Chemistry 5
• 作者: 藤井省三編;小田岳夫;丸山昇;工藤貴正など計20名著;竹原新;竹原新;竹原 新;竹原 新;竹原新;竹原新;竹原 新;竹原 新;H.Mori et al.
• 通讯作者: H.Mori et al.

Electronic Structure and Photo Chemistry of Inorganic Photochromic Complex [Cu(N,N'-diethylethylenediamine)_2]^<2+> : Planar-Tetrahedral Geometry Change Accompanied with d9-d10 Electroic Transition

无机光致变色配合物[Cu(N,N-二乙基乙二胺)_2]^<2>的电子结构和光化学：伴随d9-d10电转变的平面四面体几何变化

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Theoretical & Computational Chemistry (In Press)
• 作者: 藤井省三編;小田岳夫;丸山昇;工藤貴正など計20名著;竹原新;竹原新;竹原 新;竹原 新;竹原新;竹原新;竹原 新;竹原 新;H.Mori et al.;森 寛敏
• 通讯作者: 森 寛敏