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

6π电子基晶体快速光致变色分子的基础构建及应用开发

• 批准号: 22KJ2624
• 负责人: 濱谷 将太
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2624/
• 关键词: フォトクロミズム; ジアリールベンゼン; 熱戻り反応; 量子化学計算; ジアリールエテン

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。

在这项研究中，我们的目标是为基于6π电子的结晶快速T型光致变色分子奠定基础并开发应用。我们特别关注二芳基乙烯和二芳基苯作为基于 6π 电子的光致变色分子。 T型光致变色分子通过光照射而着色，有色异构体不仅通过光反应而且通过室温下的加热恢复到原来的无色状态。当考虑T型光致变色分子的实际应用时，有必要合成具有适合应用的热返回反应速率的分子。据报道，各种T型光致变色分子的热返回反应性因化学修饰而发生变化，但在分子设计时准确预测热返回反应性并不容易。今年，我们进行了二芳基苯衍生物的分子设计、合成和表征，旨在准确预测二芳基苯溶液中回热反应的半衰期。实际合成的具有各种取代基的所有二芳基苯衍生物均表现出T型光致变色现象。热返回反应速率的定量分析表明，成功制备了半衰期为0.1至1500秒且具有各种热返回反应性的二芳基苯。发现通过量子化学计算计算出的活化能很好地再现了测量值。还发现热返回反应的频率因子几乎不随分子而变化。结果，利用量子化学计算计算出的活化能，我们得到了定量预测二芳基苯回热反应半衰期的公式。这样，我们发现，如果通过量子化学计算得到新的二芳基苯衍生物的活化能，就可以准确预测回热反应的半衰期。

项目成果

6πアザ電子環状反応を示すジアリールエテンの合成とフォトクロミック特性評価

具有6π氮杂电子循环反应的二芳基乙烯的合成及光致变色表征

• 发表时间: 2023
• 作者: 濱谷将太; 北川大地; 小畠誠也
• 通讯作者: 小畠誠也

T型フォトクロミックジアリールベンゼンの熱戻り反応半減期の予測

T型光致变色二芳基苯回热反应半衰期的预测

• 发表时间: 2022
• 作者: 濱谷将太; 北川大地; 小畠誠也
• 通讯作者: 小畠誠也

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实验室主页

ジアリールベンゼンナノ粒子のフォトクロミック反応挙動

二芳基苯纳米粒子的光致变色反应行为

• 发表时间: 2022
• 作者: 濱谷将太; 北川大地; 小畠誠也
• 通讯作者: 小畠誠也

フォトクロミックジアリールベンゼンの熱戻り反応半減期の予測

光致变色二芳基苯热返回反应半衰期的预测

• 发表时间: 2022
• 作者: 濱谷将太; 北川大地; 小畠誠也
• 通讯作者: 小畠誠也