正電荷を持つ反芳香族分子が重なって安定化する新しいπスタック二量体の発見
愛媛大学大学院理工学研究科の髙瀬 雅祥教授らの研究グループは、不安定とされる反芳香族分子が、分子同士で重なり合うことで安定な二量体を形成する現象を発見しました。
一般に、芳香族分子（ベンゼンなど）は安定な電子構造を持ち、分子同士が積み重なるπ–π相互作用などによって集合体を形成することが知られています。一方で、本来不安定とされる反芳香族分子は、face-to-faceで積み重なり合うと、単量体で見られる反芳香族が弱まり、むしろ芳香族性を示すことが理論・実験の両面から実証されてきました。
本研究では、独自に合成した反芳香族分子「homoHPHACカチオン」が、正電荷を持つにもかかわらず、互いに少しずれた状態で積み重なるπスタック二量体を形成することを明らかにしました。
さらに、分子が重なり合うことで電子構造が変化し、反芳香族性が部分的に緩和されることも確認しました。
図．収穫が導く分子の重なり：正電荷を持つ反芳香族分子のπスタック二量体
外周部の置換基を「収穫」することで、平面性の高い反芳香族分子（homoHPHACカチオン）が現れる。通常は反発する正電荷同士であるにもかかわらず、分子はわずかにずれたスリップスタック構造をとり、π電子面を重ねて安定な二量体を形成する。この分子の重なりによって電子構造が再編成され、反芳香族性が部分的に緩和される。
背景の段々畑は、分子設計によって引き出される新たな分子集合の可能性を象徴している。
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