ジピロメテンホウ素錯体をビルディングブロックとした特殊構造共役系高分子の創出

• Project/Area Number: 14J03877
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 山根 穂奈美 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ホウ素 / BODIPY / 共役系 / 高分子

Outline of Annual Research Achievements

1. 二色発光を示すアントラセン含有カルドBODIPY共役系高分子の合成
本研究は、ホウ素上に芳香族置換基を二つ持つカルド構造BODIPYによって高分子主鎖を構築した共役系高分子の合成を行った。特に、側鎖であるカルド部位に高分子主鎖とは異なる発光色を示す色素を導入することで、主鎖と側鎖がそれぞれ独立した発光色を示すことを期待した。そこで、青色発光を示す色素であるアントラセンをカルド構造として有するBODIPYを合成し、さらに、それを繰り返し単位とする高分子を合成した。得られた高分子は、高分子主鎖由来の発光と、側鎖に当たるアントラセン部位からの発光の2色の発光を示した。
2. 近赤外領域に強い吸収を示すチオフェン置換Aza-BODIPY含有共役系高分子の合成
効果的な共役拡張による狭バンドギャップ共役系高分子として、チオフェン置換Aza-BODIPY含有共役系高分子を合成し、その物性を評価した。THF溶液中における紫外可視吸収スペクトル測定の結果、合成した共役系高分子は800 nmを超える近赤外領域において強い吸収を示すことが明らかになった。さらに、サイクリックボルタンメトリー測定より、HOMO・LUMOエネルギー準位を算出した。その結果、ポリマーのLUMO準位はモノマーと同様の低い値を示しており、狭バンドギャップ化はHOMO準位の上昇によるものであることが明らかとなった。
3. 近赤外発光を示すフラン置換Aza-BODIPYの合成
メソ位が窒素原子であり、通常のBODIPYよりも長波長領域で吸収・発光を示すことが知られているAza-BODIPYに、フランを置換させることによって、より長波長領域である近赤外領域で強い発光を示す色素の合成を検討した。得られた化合物は、立体障害の少ない5員環構造であるフランが導入されたことで、効果的な共役の拡張が起こり、近赤外領域に吸収・発光を示した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Development of solid-state emissive o-carboranes and theoretical investigation of the mechanism of the aggregation-induced emission behaviors of organoboron “element-blocks” (2017)
  • Author(s): Tanaka, K.; Nishino, K.; Ito, S.; Yamane, H.; Suenaga, K.; Hashimoto, K.; Chujo
  • Journal Title: Faraday Discussions Volume: 196 Pages: 31-42
  • DOI: 10.1039/c6fd00155f
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polymers from Electronic Interactions with Side-Chain Substituents by Cardo Boron Structures (2016)
  • Author(s): Yamane, H.; Ito, S.; Tanaka, K.; Chujo
  • Journal Title: Polym. Chem. Volume: 7 Issue: 16 Pages: 2799-2807
  • DOI: 10.1039/c6py00377j
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Liquid Scintillators with Near Infrared Emission Based on Organoboron Conjugated Polymers (2015)
  • Author(s): K. Tanaka, T. Yanagida, H. Yamane, A. Hirose, R. Yoshii, Y. Chujo
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Lett. Volume: ２５ Issue: 22 Pages: 5331-5334
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.09.037
  • NAID: 120005689181
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Simple and Valid Strategy for the Enhancement of the Solid-Emissive Property Based on Boron Dipyrromethene (2015)
  • Author(s): Yamane, H.; Tanaka, K.; Chujo, Y.
  • Journal Title: Tetrahedron Lett. Volume: 56 Issue: 48 Pages: 6786-6790
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2015.10.072
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synthesis and Color Tuning of Boron Diiminate Conjugated Polymers with Aggregation-Induced Scintillation Properties (2015)
  • Author(s): Tanaka, K.; Yanagida, T.; Hirose, A.; Yamane, H.; Yoshii, R.; Chujo, Y.
  • Journal Title: RSC Adv. Volume: 5 Issue: 117 Pages: 96653-96659
  • DOI: 10.1039/c5ra20459c
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synthetic Strategy for Low-Band Gap Oligomers and Homopolymers Using Characteristics of Thiophene-Fused Boron Dipyrromethene (2014)
  • Author(s): Yoshii, R.; Yamane, H.; Tanaka, K.; Chujo, Y.
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 47 Issue: 11 Pages: 3755-3760
  • DOI: 10.1021/ma500763c
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヘテロ置換Aza-BODIPYによる近赤外発光色素の創出 (2016)
  • Author(s): 山根穂奈美、大谷俊介、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 第65回高分子討論会
  • Place of Presentation: 神奈川大学（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-09-15
• [Presentation] カルド構造を有するBODIPYによる機能性共役系高分子の創出 (2016)
  • Author(s): 山根穂奈美、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 第65回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2016-05-26
• [Presentation] ヘテロ環置換Aza-BODIPYの合成と光学特性 (2016)
  • Author(s): 大谷俊介、山根穂奈美、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 第65回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場・展示場（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2016-05-25
• [Presentation] ヘテロ環置換Aza-BODIPYの合成 (2016)
  • Author(s): 大谷俊介、山根穂奈美、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学（京都府、京田辺市）
  • Year and Date: 2016-03-27
• [Presentation] Construction of Cardo-Structure in BODIPYs and Development of Functional Conjugated Polymers (2016)
  • Author(s): 山根穂奈美、伊藤峻一郎、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学（京都府、京田辺市）
  • Year and Date: 2016-03-25
• [Presentation] Optical properties of solid-emissive BODIPYs bearing aryl substituents at the boron center (2015)
  • Author(s): 山根穂奈美、伊藤峻一郎、田中一生、中條善樹
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: ハワイコンベンションセンター（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2015-12-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ホウ素上にフェニル基を有するBODIPY誘導体及び共役系高分子の光学特性 (2015)
  • Author(s): 山根穂奈美、伊藤峻一郎、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 第34回無機高分子研究討論会
  • Place of Presentation: 東京理科大学（東京都、新宿区）
  • Year and Date: 2015-11-05
• [Presentation] ホウ素上に芳香族置換基を有するBODIPY誘導体及び共役系高分子の合成と光学特性 (2015)
  • Author(s): 山根穂奈美、伊藤峻一郎、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 第64回高分子討論会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県、仙台市）
  • Year and Date: 2015-09-15
• [Presentation] Optical Properties of BODIPY dyes Bearing Aryl Substituents at the Boron Center (2015)
  • Author(s): 山根穂奈美、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 2015年光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（大阪府、大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] 電子求引・供与性芳香環をホウ素上に有するBODIPY誘導体の共役系高分子化と特性評価 (2015)
  • Author(s): 伊藤峻一郎、山根穂奈美、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 第61回高分子研究発表会（神戸）
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館（兵庫県、神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-17
• [Presentation] ホウ素上に芳香族置換基を有するBODIPY誘導体の合成と光学特性 (2015)
  • Author(s): 山根穂奈美、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Presentation] 電子求引・供与性芳香環をホウ素上に有するBODIPY誘導体の高分子化と光学特性 (2015)
  • Author(s): 伊藤峻一郎、山根穂奈美、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道、札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Presentation] Synthesis and Characterization of Boron Dipyrromethenes Bearing Aryl Substituents at the Boron Center (2015)
  • Author(s): 山根穂奈美、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学（千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26
• [Presentation] 電子求引・供与性芳香環をホウ素上に有するBODIPY誘導体の合成と共役系高分子化 (2015)
  • Author(s): 伊藤峻一郎、山根穂奈美、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学（千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26
• [Presentation] ホウ素部位置換BODIPYを主鎖に有する共役系高分子の合成と物性評価 (2014)
  • Author(s): 山根穂奈美、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 第33回無機高分子研究討論会
  • Place of Presentation: 東京理科大学（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2014-11-13
• [Presentation] ホウ素部位置換BODIPYを基盤とする共役系高分子の合成と光学特性 (2014)
  • Author(s): 山根穂奈美、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 第63回高分子討論会
  • Place of Presentation: 長崎大学（長崎県長崎市）
  • Year and Date: 2014-09-25
• [Presentation] ホウ素部位置換BODIPYを基盤とする共役系高分子の合成 (2014)
  • Author(s): 山根穂奈美、田中一生、中條善樹
  • Organizer: 第63回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2014-05-30