有機リン化合物のしなやかな反転特性を活かしたπ造形

• Project Area: pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions
• Project/Area Number: 15H00997
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 武田 洋平 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60608785)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2016: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: リン / π共役 / 有機機能材料 / 光・電子物性 / 熱活性化遅延蛍光 / ビルディングブロック / ドナー / ラジカル / 機能材料 / ピラミッド反転 / 狭バンドギャップポリマー / 近赤外発光

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、代表者らの専門分野である有機合成化学を駆使して芳香族縮環ジケトホスファニル化合物の合成・分子構造解明・基礎物性（電子受容性，発光挙動）研究を実施したうえで、“しなやかな”ジケトホスファニル化合物のピラミッド反転を合理的に分子設計に還元したelastic-π機能分子の創製を目指している。今年度は、前年度に開発に成功したチオフェン縮環ジケトホスファニル骨格を有するビルディングブロックを用いた発光性、狭バンドギャップポリマーの基礎的物性研究に関する成果を論文にまとめた。領域内の共同研究では、開発した狭バンドギャップポリマーを球体にすることに成功し、FRETによる近赤外光のWGM発光を示すことがわかった。また、領域外の共同研究として、ジケトホスファニル化合物の電気化学的な還元挙動を調べるために、分光電気化学測定やEPR測定を行なったところ、一電子還元によるラジカルアニオン種の発生が確認できた。EPRスペクトルの解析からは、ベンゼン縮環型のジケトホスファニル化合物の場合、主にベンゼン環、及びリン上に不対電子が局在していることを示唆する結果が得られた。また、ジベンゾフェナジンを独自のアクセプターとすることで合成できる、ねじれ型ドナー・アクセプター・ドナー（D-A-D-）型のπ共役化合物が効率的な熱活性化遅延蛍光を示すこと、高効率OLEDデバイスの発光材料として機能することを秋からにした。

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

• [Int'l Joint Research] ダラム大学/ニューカッスル大学(英国)
• [Int'l Joint Research] フライブルグ大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] シレジアン工科大学(ポーランド)
• [Journal Article] Oxidative Self-annulation of 2,5-Diaryl-3,4-diaminothiophene via C-C and C-S Bond Cleavage of the Thiophene Ring: A New Synthesis of an Amino-substituted Triarylthieno[3,4-b]pyrazines and Their Photophysical Properties (2017)
  • Author(s): Youhei Takeda, Satoshi Ueta, Satoshi Minakata
  • Journal Title: Heterocycles Volume: 95 Issue: 1 Pages: 137-144
  • DOI: 10.3987/com-16-s(s)11
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermally activated delayed fluorescent phenothiazine-dibenzo[a,j]phenazine-phenothiazine triads exhibiting tricolor-changing mechanochromic luminescence (2017)
  • Author(s): Masato Okazaki, Youhei Takeda, Przemyslaw Data, Piotr Pander, Heather Higginbotham, Andrew P. Monkman, Satoshi Minakata
  • Journal Title: Chemical Science Volume: 8 Issue: 4 Pages: 2677-2686
  • DOI: 10.1039/c6sc04863c
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Creation of Novel Functional Aza-Containing π-Conjugated Molecules Based on the Development of Novel Oxidative Transformations of Aromatic Amines (2016)
  • Author(s): 武田洋平
  • Journal Title: Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan Volume: 74 Issue: 10 Pages: 955-964
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.74.955
  • NAID: 130005277833
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thieno[3,4-c]phosphole-4,6-dione: A Versatile Building Block for Phosphorus-containing Functional π-Conjugated Systems (2016)
  • Author(s): Youhei Takeda, Kota Hatanaka, Takuya Nishida, Satoshi Minakata
  • Journal Title: Chemistry―A European Journal Volume: 22 Issue: 30 Pages: 10360-10364
  • DOI: 10.1002/chem.201602392
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ring-contractive and -Closing Skeletal Rearrangement of 1,1’-Binaphthalene-2,2’-Diamines (BINAMs) Induced by An Iodine-Containing Oxidant: Synthesis of Spiro[Benzo[e]Indole-1,1'- inden]-2-Amines and Application to An AIEE-active BF2 Complex (2016)
  • Author(s): Masato Okazaki, Kosuke Takahashi, Youhei Takeda, Satoshi Minakata
  • Journal Title: Heterocycles Volume: 92 Issue: 2 Pages: 770-770
  • DOI: 10.3987/com-15-s(t)33
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dibenzo[a,j]phenazine-Cored Donor-Acceptor-Donor Compounds as Green-to-Red/NIR Thermally Activated Delayed Fluorescence Organic Light Emitters (2016)
  • Author(s): Przemyslaw Data, Piotr Pander, Masato Okazaki, Youhei Takeda, Satoshi Minakata, Andrew P. Monkman
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 55 Issue: 19 Pages: 5739-5744
  • DOI: 10.1002/anie.201600113
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 有機機能性材料を指向した新規リン含有π共役分子の創製 (2016)
  • Author(s): 武田洋平
  • Journal Title: 生産と技術 Volume: 68 Pages: 27-30
  • NAID: 40020702535
  • Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 共役ポリマーブレンド球体内におけるFRETを介した近赤外WGM発光 (2017)
  • Author(s): 大木 理，櫛田 創，武田洋平，南方聖司，桑原純平，神原貴樹，Thang Dao，石井 智，長尾忠昭，山本洋平
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学, 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] ジベンゾ[a,j]フェナジンをアクセプターとしたD-A-D-A型π共役大環状化合物の合成と物理化学的性質 (2017)
  • Author(s): 和泉彩香，武田洋平，南方聖司
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学, 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] リン原子をドナーユニットに有するD-A-D型ジベンゾ[a,j]フェナジン誘導体の合成と物理化学的性質 (2017)
  • Author(s): 開原崇仁，岡崎真人，武田洋平，南方聖司
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学, 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] Conformational-Switchable Donor-Acceptor-Donor Triads Showing High-Contrast Tricolor-Changing Mechanochromic Luminescence (MCL) and Efficient Thermally Activated Delayed Fluorescence (TADF) (2017)
  • Author(s): Youhei Takeda
  • Organizer: 3rd International Symposium on π-System Figuration
  • Place of Presentation: Nagoya University, Higashiyama Campus, E&S Hall, Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2017-01-27
• [Presentation] ヘテロ元素の特性が切り拓くユニークなπ共役分子の科学 (2017)
  • Author(s): 武田洋平
  • Organizer: 近畿化学協会ヘテロ原子部会 第3回懇話会
  • Place of Presentation: 大阪科学技術センター, 大阪府大阪市
  • Invited
• [Presentation] ジベンゾ[a,j]フェナジンをアクセプターに有するD-A-D-A型π共役マクロサイクルの合成と物性 (2016)
  • Author(s): 和泉彩香, 武田洋平, 南方聖司
  • Organizer: 第3回π造形科学若手研究会
  • Place of Presentation: ゆのくに天祥, 石川県加賀市
  • Year and Date: 2016-11-11
• [Presentation] ジベンゾフェナジンを電子アクセプターとするドナー・アクセプター・ドナー型熱活性化遅延蛍光分子の開発 (2016)
  • Author(s): 武田洋平
  • Organizer: π造形科学 第3回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東北大学 片平さくらホール, 宮城県仙台市
  • Year and Date: 2016-10-20
  • Invited
• [Presentation] Aromatic-fused Diketophosphanyl Compounds: New Entries to Phosphorus-containing π-Conjugated Functional Materials (2016)
  • Author(s): Youhei Takeda
  • Organizer: 16th Baltic Polymer Symposium 2016 (BPS 2016)
  • Place of Presentation: Klaipeda University Aula Magna conference complex, Klaipeda, Lithuania
  • Year and Date: 2016-09-21
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ジケトホスファニル骨格を有する新規リン含有機能性π共役分子の創成 (2016)
  • Author(s): 武田洋平
  • Organizer: 第65回高分子討論会
  • Place of Presentation: 神奈川大学 横浜キャンパス, 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2016-09-14
  • Invited
• [Presentation] ポリマーブレンド共振器における球体内FRETを介した近赤外WGM発光 (2016)
  • Author(s): 大木理, 櫛田 創, 武田洋平, 南方聖司, 桑原純平, 神原貴樹, Thang Dao, 石井智, 長尾忠昭, 山本洋平
  • Organizer: 第65回高分子討論会
  • Place of Presentation: 神奈川大学 横浜キャンパス, 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] ジベンゾ[a,j]フェナジンをアクセプターに有する D-A-D-A 型π共役マクロサイクルの合成と物性 (2016)
  • Author(s): 和泉彩香, 武田洋平, 南方聖司
  • Organizer: 第27回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場, 広島県広島市
  • Year and Date: 2016-09-01
• [Presentation] メゾ位にケイ素およびリンを含む新規ポルフィリノイドの合成 (2016)
  • Author(s): 大森裕土, 廣戸 聡, 武田洋平, 南方聖司, 忍久保洋
  • Organizer: 第27回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場, 広島県広島市
  • Year and Date: 2016-09-01
• [Presentation] Thieno[3,4-c]phosphole-4,6-diones: Novel and Versatile Phosphorus-Containing Building Blocks For Functional π-Conjugated Small Molecules and Polymers (2016)
  • Author(s): Youhei Takeda
  • Organizer: 2nd International Symposium on π-System Figuration
  • Place of Presentation: Community Center Urawa, Urawa, Japan
  • Year and Date: 2016-04-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] チエノホスホールジオンをアクセプターとするD-A型共重合体の合成および物性 (2016)
  • Author(s): 畑中宏太，武田洋平，南方聖司
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学 京田辺キャンパス，京都府京田辺市
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] メゾ位にケイ素およびリンを含む新規ポルフィリノイドの合成 (2016)
  • Author(s): 大森裕土，廣戸 聡，武田洋平，南方聖司，忍久保 洋
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学 京田辺キャンパス，京都府京田辺市
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] Syntheses, Properties, and OLED Applications of Novel and Efficient Thermally Activated Delayed Fluorescence (TADF) Molecules based on a U-Shaped D-A-D Scaffold: The Synergy of Chemistry and Physics (2016)
  • Author(s): Youhei Takeda
  • Organizer: MAXIMISING THE RISC: The Inaugural Workshop on Thermally-activated Delayed Fluorescnece
  • Place of Presentation: Durham University, Durham, the United Kingdom
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 超原子価ヨウ素反応剤を活用した新規なチエノピラジン類合成反応の開発と物性 (2016)
  • Author(s): 武田洋平, 上田 諭, 南方聖司
  • Organizer: 第19回ヨウ素学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 千葉大学 西千葉キャンパス, 千葉県千葉市
• [Presentation] Synthesis and physicochemical properties of phosphorus analogs of phthalimides and naphthalimides (2015)
  • Author(s): Kota Hatanaka, Youhei Takeda, Satoshi Minakata
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii, the United States
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Phosphorus-analogues of pyrromellitic diimides: A novel scaffold for creating organic electron-acceptors (2015)
  • Author(s): Youhei Takeda, Kota Hatanaka, Satoshi Minakata
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii, the United States
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of Novel Phosphorus-containing Functional π-Conjugated Systems (2015)
  • Author(s): 武田洋平
  • Organizer: さくらサイエンスプラン講演会
  • Place of Presentation: 大阪大学，大阪府吹田
  • Year and Date: 2015-12-04
  • Invited
• [Presentation] ケイ素およびリンを含む新規ポルフィリノイドの合成 (2015)
  • Author(s): 大森裕土, 廣戸 聡, 武田洋平, 南方聖司, 忍久保 洋
  • Organizer: 第42回有機典型元素化学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋大学, 愛知県名古屋市
  • Year and Date: 2015-12-03
• [Presentation] 中心骨格にチエノホスホールジオンを有する新規D-A-D型π共役系分子の合成およびその物理化学的性質 (2015)
  • Author(s): 畑中広太, 武田洋平, 南方聖司
  • Organizer: 第26回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 愛媛大学・松山大学，愛媛県松山市
  • Year and Date: 2015-09-24
• [Presentation] Synthesis and Properties of Theino[3,4-c]phosphole-4,6-dione-cored Oligothiophenes (2015)
  • Author(s): Youhei Takeda, Kota Hatanaka, Satoshi Minakata
  • Organizer: 16th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA16)
  • Place of Presentation: Universidad Complutense de Madrid, Madrid, Spain
  • Year and Date: 2015-07-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis and Physicochemical Properties of Thienophospholedione-based Oligothiophenes (2015)
  • Author(s): Kota Hatanaka，Youhei Takeda，Satoshi Minakata
  • Organizer: 第10回有機元素化学セミナー (The 10th Organoelement Chemistry Seminar)
  • Place of Presentation: 京都大学宇治キャンパス，京都府京都市
  • Year and Date: 2015-06-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 芳香族ジイミド分子のリン類縁体の創製 (2015)
  • Author(s): 武田洋平
  • Organizer: 第2回「π造形科学」公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪市中央公会堂，大阪府大阪市
  • Year and Date: 2015-06-08
• [Remarks] 大阪大学プレスリリース
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~komaken/pablication/img/img59.pdf
• [Remarks] Atlas os Science
  • URL: http://atlasofscience.org/a-new-organophosphorus-scaffolds-for-functional-materials/