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Mixed-Ligand Approach to Palladium-Catalyzed Direct Arylation Polymerization

Research Project

Project/Area Number 17H03055
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Synthetic chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Ozawa Fumiyuki  京都大学, 化学研究所, 名誉教授 (40134837)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 脇岡 正幸  京都大学, 化学研究所, 助教 (50598844)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2017: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Keywords直接的アリール化重合 / 混合配位子触媒 / π共役系高分子 / 共役系高分子
Outline of Final Research Achievements

Palladium-catalyzed direct arylation polymerization (DArP), which proceeds via C-H bond activation, has attracted much attention as a convenient synthetic means of π-conjugated polymers. However, DArP occasionally causes C-C bond formation at undesirable C-H positions, resulting in branching and cross-linking defects in the polymer chain, which eventually lead to the formation of insoluble materials. In this study, we have shown that the mixed ligand catalyst using TMEDA in combination with P(2-MeOC6H4)3 dramatically improves the insolubilization problems. We have also demonstrated that π-conjugated polymers prepared using the mixed ligand catalyst exhibit OPV and OFET device performance comparable to or better than those prepared by conventional Migita-Stille type cross-coupling polymerization.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

有機電子デバイスの基盤材料であるπ共役系高分子の多くは,現在,右田-Stille型クロスカップリング重合により合成されているが,合成に多くの工程を要し,高毒性の有機スズ化合物が副生するため,工業化には不適とされている.その解決策として直接的アリール化重合(DArP)が注目されているが,標的としないC-H結合の活性化に伴う分岐と架橋の発生が問題となっている.我々は,二種類の補助配位子の機能分担により触媒活性と反応選択性の両立を図る混合配位子触媒を開発し,この問題に抜本的な解決策を示した.高性能触媒の開発に基づく本研究の成果は,有機電子デバイスの開発研究にさらなる進展をもたらすものと期待される.

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 7 results)

  • [Journal Article] Mixed-Ligand Approach to Palladium-Catalyzed Direct Arylation Polymerization: Synthesis of Donor?Acceptor Polymers Containing Unsubstituted Bithiophene Units2020

    • Author(s)
      Wakioka Masayuki、Morita Hazuki、Ichihara Nobuko、Saito Masahiko、Osaka Itaru、Ozawa Fumiyuki
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 53 Issue: 1 Pages: 158-164

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.9b02298

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly Efficient Catalysts for Direct Arylation Polymerization (DArP)2018

    • Author(s)
      Wakioka Masayuki、Ozawa Fumiyuki
    • Journal Title

      Asian Journal of Organic Chemistry

      Volume: 7 Issue: 7 Pages: 1206-1216

    • DOI

      10.1002/ajoc.201800227

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of a 1,2-Dithienylethene-Containing Donor-Acceptor Polymer via Palladium-Catalyzed Direct Arylation Polymerization (DArP)2018

    • Author(s)
      Masayuki Wakioka, Natsumi Yamashita, Hiroki Mori, Yasushi Nishihara, Fumiyuki Ozawa
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 23 Issue: 4 Pages: 981-981

    • DOI

      10.3390/molecules23040981

    • NAID

      120006510297

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of Palladium-Catalyzed Direct Arylation Polymerization (DArP)2017

    • Author(s)
      脇岡正幸, 小澤文幸
    • Journal Title

      Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan

      Volume: 75 Issue: 8 Pages: 810-820

    • DOI

      10.5059/yukigoseikyokaishi.75.810

    • NAID

      130005966748

    • ISSN
      0037-9980, 1883-6526
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      2017 Annual Research Report
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  • [Presentation] 高選択的直接的アリール化重合によるπ共役ポリマーの合成:太陽電池特性に及ぼすホモカップリング欠陥の影響2020

    • Author(s)
      脇岡正幸・鳥居直弘・斎藤慎彦・尾坂 格・小澤文幸
    • Organizer
      日本化学会 第100春季年会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 高選択的直接的アリール化重合によるチオフェン置換ジケトピロロピロールとジチエニルエテンの交互共重合体の合成2019

    • Author(s)
      脇岡正幸・石塚里沙・小澤文幸
    • Organizer
      第68回高分子討論会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] パラジウム触媒直接的アリール化重合:π共役系高分子の簡便かつ高精度な合成法2019

    • Author(s)
      脇岡正幸
    • Organizer
      有機化学研究会(白鷺セミナー) 第85回講演会
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      2019 Annual Research Report
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  • [Presentation] 二次元拡張型π共役系高分子の合成とその配向性2019

    • Author(s)
      脇岡正幸
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      第4回MAIRS ワークショップ:薄膜・分子吸着の構造にどこまで迫れるか
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      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] パラジウム触媒によるベンゾジチオフェン類の高選択的直接的アリール化重合2019

    • Author(s)
      鳥居直弘・脇岡正幸・斎藤慎彦・尾坂 格・小澤文幸
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] パラジウム触媒直接的アリール化重合:π共役系高分子の新規簡便合成法2018

    • Author(s)
      脇岡正幸
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Highly Selective Direct Arylation Polymerization Catalysts for the Synthesis of π-Conjugated Polymers with Least Defect Formation2018

    • Author(s)
      Masayuki Wakioka, Fumiyuki Ozawa
    • Organizer
      The 28th International Conference on Organometallic Chemistry
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高選択的直接的アリール化重合により合成された1,2-ジチエニルエテン含有DAポリマーの構造とFET特性2018

    • Author(s)
      脇岡正幸・山下菜摘・森 裕樹・西原康師・小澤文幸
    • Organizer
      第67回高分子討論会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 高選択的直接的アリール化重合によるベンゾジチオフェン含有DAポリマーの合成2018

    • Author(s)
      鳥居直弘・脇岡正幸・斎藤慎彦・尾坂 格・小澤文幸
    • Organizer
      第65回有機金属化学討論会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] π共役ポリマーの精密合成のための高性能直接的アリール化重合触媒2018

    • Author(s)
      脇岡正幸・山下菜摘・森田葉月・市原暢子・小澤文幸
    • Organizer
      第65回有機金属化学討論会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 直接的アリール化重合による1,2-ジチエニルエテン含有DAポリマーの合成2018

    • Author(s)
      脇岡正幸・山下菜摘・森田葉月・市原暢子・小澤文幸
    • Organizer
      第122回触媒討論会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Highly Efficient Palladium Catalysts for Precise Synthesis of Donor-Acceptor Conjugated Polymers via Direct Arylation Polymerization (DArP)2018

    • Author(s)
      Masayuki Wakioka, Natsumi Yamashita, Naohiro Torii, Hazuki Morita, Nobuko Ichihara, Fumiyuki Ozawa
    • Organizer
      The 12th SPSJ International Polymer Conference (IPC2018)
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 1,2-ジチエニルエテン含有 DA ポリマーの構造制御合成と異性化挙動2018

    • Author(s)
      脇岡正幸
    • Organizer
      第3回pMAIRS ワークショップ:分子配向解析の波及効果
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 混合配位子触媒による高選択的直接的アリール化重合:ベンゾジチオフェン含有DAポリマーの合成2018

    • Author(s)
      鳥居直弘・脇岡正幸・小澤文幸
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会 (1B2-35、3月20~23日、日本大学船橋キャンパス)
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 直接的アリール化重合による1,2-ジチエニルエテン含有DAポリマーの構造制御合成とその光異性化挙動2018

    • Author(s)
      山下菜摘・脇岡正幸・森 裕樹・西原康師・小澤文幸
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会 (1B2-36、3月20~23日、日本大学船橋キャンパス)
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 高性能直接的アリール化重合触媒の開発 (第32回若い世代の特別講演)2018

    • Author(s)
      脇岡正幸
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会 (3B1-31、3月20~23日、日本大学船橋キャンパス)
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      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Synthesis of Poly(3-hexylthiophene) via Highly Selective Direct Arylation Polymerization: Control of Molecular Weight and End Groups2018

    • Author(s)
      Kai Xu, Masayuki Wakioka, Fumiyuki Ozawa
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会 (3A8-51、3月20~23日、日本大学船橋キャンパス)
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Mixed-Ligand Palladium Catalysts for Highly Selective Direct Arylation Polymerization (DArP)2017

    • Author(s)
      Masayuki Wakioka, Fumiyuki Ozawa
    • Organizer
      International Symposium on Pure & Applied Chemistry 2017 (ISPAC 2017) (June 8-10, 2017, Ho Chi Minh City, Vietnam)
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 高選択的パラジウム触媒によるジチエニルエテンの直接的アリール化重合2017

    • Author(s)
      山下菜摘・脇岡正幸・森 裕樹・西原康師・小澤文幸
    • Organizer
      第64回有機金属化学討論会 (P3-75、9月7~9日、東北大学川内キャンパス)
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] パラジウム触媒によるビチオフェン類の高選択的直接的アリール化重合2017

    • Author(s)
      脇岡正幸・森田葉月・山下菜摘・市原暢子・小澤文幸
    • Organizer
      第120回触媒討論会 (2C04、9月12~14日、愛媛大学城北キャンパス)
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 直接的アリール化重合:π共役系高分子の新簡便合成法2017

    • Author(s)
      脇岡正幸
    • Organizer
      第4回次世代の有機化学・広島シンポジウム (10月6日、広島大学東広島キャンパス)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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