光機能性フォトクロミック有機微結晶の配列制御と反応ダイナミクス

光功能光致变色有机微晶的排列控制及反应动力学

基本信息

批准号：
17034055
负责人：
小畠誠也
金额：
$ 3.01万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
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

项目摘要

結晶構造を自由に制御し、望みの構造や物性が光により可逆的に変化する有機結晶材料の創製を目指している。フォトクロミック化合物は光により可逆的に異性化する物質であり、結晶状態で高効率に高変換率まで反応が進めば、固体物性の大きな変化が期待できる。そのためには、高効率に高変換率まで反応するフォトクロミック結晶の創製と光反応ダイナミクスの解明が必要不可欠である。本研究では、微結晶成長過程の観察と作製、高効率で高反応率まで反応するフォトクロミック結晶の創製、および光可逆な結晶形状変化について検討した。昨年度まで研究を続けてきたジアリールエテン結晶において、光照射に伴う可逆な形状変化が見つかり、形状変化と反応率の関係を明らかにした。紫外光照射によって、結晶外形の角度が最大5°変化した。また、その変化は反応初期では起こらず、反応が20-30%進行してから起こった。X線構造解析と合わせて結晶形状変化の機構を明らかにした。紫外光照射によって高反応率まで結晶状態を維持したままフォトクロミック反応が進行し、結晶格子変化によって結晶形状変化がもたらされたと考えられる。さらに、100%まで反応が進行するジアリールエテン結晶の作製も行った。紫外光照射によって、閉環反応だけでなく開環反応も同時に起こるため、開環反応量子収率の小さな化合物を設計することが重要な課題である。顕微赤外分光を用いたin Situでの反応の追跡およびHPLCによる直接的な反応率の測定を行い、98%以上反応が進行することが明らかとなった。反応の進行に伴い着色体の吸収異方性は維持されており、反応が結晶状態を保ったまま進行していることが確認された。

目的是创建有机晶体材料，以自由地控制晶体结构，并用光可逆地改变所需的结构和物理特性。光色素化合物是通过光可逆异构的物质，如果反应在晶体状态下以高效率的高转化速率进行，则可以预期实心物理特性发生很大变化。为此，至关重要的是，要创建具有高效率对高转化率的光致变色晶体并阐明光电反应动力学。在这项研究中，我们研究了微晶生长过程的观察和制备，即具有高效率对高反应速率反应的光致变色晶体的产生，以及晶体形状的可爱变化。在研究到去年的二糖二甲烯晶体中，由于光照射而发现了可逆的形状变化，从而揭示了形状变化与反应速率之间的关系。由于紫外线照射，晶体轮廓的角度最高为5°。此外，这种变化不是在反应开始时发生的，而是发生在反应进展20-30％之后。与X射线结构分析一起，阐明了晶体形状变化的机理。据信，光色素反应通过紫外线辐射来保持晶体状态至高反应速率，以及由晶体晶格变化引起的晶体形状的变化。此外，还产生了二丁氏六烯晶体，其中反应进行100％。因为不仅通过紫外线辐照紫外线同时发生环反应，而且开环反应也会出现，因此设计具有较小量子的开环反应的化合物是一个重要问题。使用显微镜红外光谱在原位跟踪反应，并通过HPLC测量直接反应速率，并揭示了反应的进展超过98％。随着反应的进行，保持有色体的吸收各向异性，并确认该反应在仍处于晶体状态的同时进行。