不斉液晶反応場でのヘリカルポリアセチレンの合成とその電磁気的及び非線形光学的特性

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11166210
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 赤木 和夫 筑波大学, 物質工学系, 教授 (20150964)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 朴 光哲 筑波大学, 物質工学系, 助手 (20302391) ; 白川 英樹 筑波大学, 物質工学系, 教授 (40016720)
• Keywords: ポリアセチレン / 導電性高分子 / ヘリカル構造 / キラルネマティック液晶 / 光学活性 / 不斉異方性反応場 / 分子ソレノイド / 分子素子

Research Abstract

従来平面構造をとるとされてきた一次元共役系高分子のポリアセチレンに、ラセン構造を付与したヘリカルポリアセチレンを合成し、さらにその合成研究を展開した。
(1)キラルネマティック液晶からなる不斉反応場を構築し、そこでアセチレンを重合することにより、ラセン構造をもつヘリカルポリアセチレンを合成した。ポリアセチレン鎖およびそれらの束であるフィブリルのラセンの向きは、左旋性と右旋性のキラルドーパントを使い分けることで自在に制御できることを見出した。
(2)次に、軸性キラル化合物以外のドーパントして、不斉中心を持つフェニルシクロヘキシル化合物を合成した。軸性キラルバイナフトール誘導体よりも半分以下の旋光度をもつこの分子系からなる不斉液晶場においても、ヘリカルポリアセチレンが合成できることを示した。同時に、ヘリカルポリアセチレンのねじれの度合いは、キラルドーパントのヘリシティによって制御できることを明らかにした。
(3)軸性キラルバイナフトール誘導体や含不斉中心化合物をチタン錯体の配位子として用いることで、キラルドーパントのみならず、触媒能をも有する新規キラルチタン錯体を合成した。これを用いた不斉反応場においても、ヘリカルポリアセチレンが合成できることを見出した。
(4)基板に対して垂直に配向するホメオトロピックなネマティック液晶に、軸性キラルバイナフトール誘導体をキラルドーパントとして加えることで、垂直に配向したキラルネマティック液晶を調製した。これを反応場とするアセチレン重合により、フィブリルがフィルムの膜面に対して垂直に配向した、垂直配向ヘリカルポリアセチレンを合成することができた。

Research Products

• [Publications] K.Akagi: "Helical Polyacetylene Synthesized under Asymmetric Reaction Field Constructed with Chiral Nematic Liquid Crystals"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. 332. 463-470 (1999)
• [Publications] G.Piao: "Chiroptical Titanium Complexes as Catalytically Active Chiral Dopants Available for Asymmetric Acetylene Polymerization"Synthetic Metals. 101. 92-93 (1999)
• [Publications] G.Piao: "Synthesis and Properties of Helical Polyacetylene"Synthetic Metals. 101. 94-95 (1999)
• [Publications] K.Akagi: "Helical Polyacetylene Synthesized under Chiral Nematic Liquid Crystals"Synthetic Metals. 102. 1406-1409 (1999)
• [Publications] K.Akagi: "A Family of Liquid Crystalline Polyarylenevinylenes"Synthetic Metals. 102. 1287-1288 (1996)
• [Publications] K.Akagi: "Liquid Crystalline Polyacetylene Derivatives with Stable Radical Groups"Synthetic Metals. 103. 2291-2291 (1999)
• [Publications] H.Goto: "Liquid Crystalline Polyaniline Derivatives"Synthetic Metals. 102. 1293-1294 (1999)
• [Publications] H.Goto: "Syntheses and Properties of Thiophene and Pyrrole based Liquid Crystalline SmallBandgap Polymers"Synthetic Metals. 102. 1292-1292 (1999)
• [Publications] X.-M.Dai: "Synthesis and Properties of Novel Ferroelectric Liquid Crystalline Polyacetylene Drivatives"Synthetic Metals. 102. 1289-1290 (1999)
• [Publications] X.-M.Dai: "Synthesis and Properties of Polythiophene Derivatives with Ferroelectric Liquid Crystalline Substitutents"Synthetic Metals. 102. 1291-1291 (1999)
• [Publications] T.S.Liang: "Synthesis of Polyacetylene Ultra-thin Film"Synthetic Metals. 101. 67-68 (1999)
• [Publications] J.Oguma: "Synthesis and Properties of Liquid crystalline Poly(p-phenylene)and Poly(p-phenylenevinylene)Derivatives"Synthetic Metals. 101. 86-87 (1999)
• [Publications] I.Osaka: "Synthesis and Properties of Liquid Crystalline Polythiophene Derivatives"Synthetic Metals. 102. 1437-1438 (1999)
• [Publications] A.Matsushita: "Effects of Pressure on The Electrical Resistivity of Doped Polyacetylene"Synthetic Metals. 101. 447-448 (1999)
• [Publications] K.Akagi: "Side Chain Liquid Crystalline Polyacetylene Derivatives-Synthesis and Properties"J.Photopolym.Sci.Tech.. 12. 269-274 (1999)
• [Publications] X.-M.Dai: "Synthesis and Properties of Side Chain Ferroelectric Liquid Crystalline Polyacetylene Derivatives"Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.. 24. 469-472 (1999)
• [Publications] H.Goto: "Side-Chain Liquid Crystalline Polyacetylene Derivative-Synthesis,Chemical Doping,and Magnetically Forced Alignmen"Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.. 24. 473-476 (1999)
• [Publications] H.Gotoi: "Liquid Crystalline Polyacetylene Derivative Bridged with Metallomesogenic Group"Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.. 24. 473-480 (1999)
• [Publications] H.Goto: "Synthesis and Magnetic Properties of Polyaniline Derivatives with Stable Radical Group"Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.. 24. 567-570 (1999)
• [Publications] 赤木和夫: "液晶性共役系高分子の合成と性質"高分子論文集. 56. 217-233 (1999)
• [Publications] 載 小満: "光学活性な液晶基を側鎖に持つ強誘電液晶性共役系高分子:偏光顕微鏡下での光学模様"高分子論文集. 56. 797-806 (1999)
• [Publications] 赤木和夫: "ネマチック液晶中におけるポリアセチレンの合成-異方性場での化学反応"液晶. 2. 173-186 (1998)
• [Publications] 赤木和夫: "ヘリカルポリアセチレンの合成"信学技報. 6. 57-63 (1998)
• [Publications] 赤木和夫: "ネマチック液晶相におけるヘリックス状ポリアセチレンの合成"高分子. 48. 599 (1999)
• [Publications] 赤木和夫: "不斉液晶反応場でのラセン状ポリアセチレンの合成"現代化学. No.345. 49-57 (1999)