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ヘテロ元素含有C3対称構造を基軸とした新奇共役系高分子の創出

Research Project

Project/Area Number 17J07338
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

渡辺 浩行  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords共役系高分子 / アザフェナレン / ホウ素 / 構造有機化学 / 窒素 / 芳香族ヘテロ環 / 有機化学 / 高分子化学
Outline of Annual Research Achievements

(1)ペンタアザフェナレン(5AP)を含む共役系高分子の電子・磁性材料への応用
本年度は2報の学術論文を学術誌に報告した。論文1では、4つの置換基を5AP骨格に導入することで戦略的に近赤外吸収色素を創出した。この結果は、5APの持つ分離した最高被占軌道(HOMO)・最低空軌道(LUMO)を活かした結果である。論文2では、5APを基盤とするホウ素錯体が発光性を示すことについて報告した。この発光性は、ホウ素原子の強い電子受容性によって、5AP由来のHOMO-LUMO遷移が変化することに由来している。これは、アミノペンタアザフェナレンにおける「禁制なHOMO-LUMO遷移の変化によって発光特性を獲得する」という分子設計を更に拡張するものである。その他、5APの単独重合体の合成に成功しその物性を評価した。この単独重合体の合成においては、酸化重合を利用した。酸化重合は反応の選択性に乏しいが、5APはHOMOが存在する位置としない位置が明確であるため、存在する位置でのみ反応が進行することが明らかとなった。
以上のように、本最終年度での研究により、5APを基盤とするπ共役系について「分離したHOMO・LUMO」に由来する反応性・電子物性・光学特性が明確化された。
(2)窒素・ホウ素含有新奇縮環構造と共役系高分子への展開
過去2年度で様々な合成経路を検討したが当初予定していた分子の合成は極めて困難であった。そこで、5APでの知見を他の共役系に活かすという観点から分子構造を再検討した。その結果、分子軌道に着目した設計を行えば、典型的なアクセプター分子であるピラジンのLUMOのみを選択的に下げることができることを着想した。実際にこの発想に基づいて分子を合成し、近赤外発光ホウ素錯体の創出に成功した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Tuning the NIR Absorption Properties of 1,3,4,6,9b-Pentaazaphenalene Derivatives Through the Spatially Separated Frontier Molecular Orbitals2020

    • Author(s)
      Watanabe Hiroyuki、Ochi Junki、Tanaka Kazuo、Chujo Yoshiki
    • Journal Title

      European Journal of Organic Chemistry

      Volume: 2020 Issue: 7 Pages: 777-783

    • DOI

      10.1002/ejoc.201901569

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancing Light‐Absorption and Luminescent Properties of Non‐Emissive 1,3,4,6,9b‐Pentaazaphenalene through Perturbation of Forbidden Electronic Transition by Boron Complexation2020

    • Author(s)
      Watanabe Hiroyuki、Kawano Yuki、Tanaka Kazuo、Chujo Yoshiki
    • Journal Title

      Asian Journal of Organic Chemistry

      Volume: 9 Issue: 2 Pages: 259-266

    • DOI

      10.1002/ajoc.202000010

    • NAID

      120006799244

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bulk Acyclic Diene Metathesis Polycondensation2019

    • Author(s)
      Bell Michael、Hester Holley Grace、Gallman Alec Nicholas、Gomez Valentina、Pribyl Julia、Rojas Giovanni、Riegger Andreas、Weil Tanja、Watanabe Hiro、Chujo Yoshiki、Wagener Kenneth B.
    • Journal Title

      Macromolecular Chemistry and Physics

      Volume: 220 Issue: 15 Pages: 1900223-1900223

    • DOI

      10.1002/macp.201900223

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Independently Tuned Frontier Orbital Energy Levels of 1,3,4,6,9b-Pentaazaphenalene Derivatives by the Conjugation Effect2019

    • Author(s)
      Watanabe Hiroyuki、Tanaka Kazuo、Chujo Yoshiki
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 84 Issue: 5 Pages: 2768-2778

    • DOI

      10.1021/acs.joc.8b03161

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of Emissive Aminopentaazaphenalene Derivatives Employing a Design Strategy for Obtaining Luminescent Conjugated Molecules by Modulating the Symmetry of Molecule Orbitals with Substituent Effects2017

    • Author(s)
      Watanabe, H.; Hirose, M.; Tanaka, K.; Chujo, Y.
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 53 Issue: 36 Pages: 5036-5039

    • DOI

      10.1039/c7cc01287j

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ピラジンを基盤とする発光性ホウ素錯体の合成と物性評価2019

    • Author(s)
      渡辺浩行、田中一生、中條善樹
    • Organizer
      第68回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ペンタアザフェナレンポリマーの合成と物性評価2019

    • Author(s)
      渡辺浩行、田中一生、中條善樹
    • Organizer
      第68回高分子討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ペンタアザフェナレンポリマーの合成と光学特性2019

    • Author(s)
      渡辺浩行、田中一生、中條善樹
    • Organizer
      第38回無機高分子研究討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Azaphenalene-Based π-Conjugated System: Precise Frontier Molecular Orbital Engineering2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Watanabe, Kazuo Tanaka, Yoshiki Chujo
    • Organizer
      14th International Symposium on Functional π-Electron Systems (FPi14)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Construction and Properties of π-Conjugated System Based on Azaphenalene Derivatives2019

    • Author(s)
      Hiroyuki Watanabe, Kazuo Tanaka, Yoshiki Chujo
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ペンタアザフェナレンを主鎖に含む共役系高分子の合成と物性評価2018

    • Author(s)
      渡辺浩行、田中一生、中條善樹
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report
  • [Presentation] アザフェナレン誘導体を基盤とするπ共役系の構築2018

    • Author(s)
      渡辺浩行、田中一生、中條善樹
    • Organizer
      第29回基礎有機化学討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 液晶性を示すペンタアザフェナレン誘導体の物性評価2018

    • Author(s)
      渡辺浩行、田中一生、中條善樹
    • Organizer
      第67回高分子討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ぺンタアザフェナレン誘導体への液晶性置換基の導入と集合状態の考察2018

    • Author(s)
      渡辺浩行、田中一生、中條善樹
    • Organizer
      第37回無機高分子研究討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Electronic State of Pentaazaphenalene Based π-Conjugated System2018

    • Author(s)
      Hiroyuki Watanabe, Kazuo Tanaka, Yoshiki Chujo
    • Organizer
      The 12th SPSJ International Polymer Conference (IPC 2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Construction and Properties of π-Conjugated System Based on Azaphenalene Derivatives2018

    • Author(s)
      Hiroyuki Watanabe, Kazuo Tanaka, Yoshiki Chujo
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ペンタアザフェナレン誘導体の光学特性における置換基効果の検討2017

    • Author(s)
      渡辺浩行、田中一生、中條善樹
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 修飾ペンタアザフェナレン類の新規合成法の確立と集合状態の構築2017

    • Author(s)
      渡辺浩行、田中一生、中條善樹
    • Organizer
      第66回高分子討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ペンタアザフェナレン誘導体の新規合成法の確立と集合状態の考察2017

    • Author(s)
      渡辺浩行、田中一生、中條善樹
    • Organizer
      第36回無機高分子研究討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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