2017 Fiscal Year Annual Research Report
synthesis of chiral organosilane compounds for high performance CPL materials
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15K05604
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山野井 慶徳 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20342636)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 円偏光発光 / 不斉ケイ素原子 / 有機ケイ素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
円偏光発光(CPL)を示す化合物は3次元ディスプレイの発光材料としての利用が期待されている。CPL化合物はこれまでにアトロプ異性体やπ共役高分子などの凝集状態での研究報告が殆どであり、単分子状態で良好な結果を示す例はあまり知られていない。一方
、π共役置換基が結合した有機ケイ素化合物は良好な発光特性を示すものが多い。不斉ケイ素原子にπ共役置換基を結合させれば、不斉ケイ素原子を介してキラルな共役系を構築することができるために、単分子状態で高性能なCPL特性を示すことが期待できる。
平成28年度は平成27年度で行った化合物群のπ共役系をより拡張した化合物の合成と光物性に関する研究を行った。具体的には平成27年度で合成したアントラセン部位をより大きなπ共役系を有する置換基（具体的にはピレン骨格）に置換したものである。合成は我々が開発したパラジウム触媒を用いた2級シランの不斉アリール化反応で行った。収率は50%程度で単離でき、光学的に純粋な化合物は再結晶を繰り返すことで得られた。
予測したように分子のキラル性が大きいほどCPL値は大きくなった。キラル性の大きさは不斉ケイ素原子に結合する各々の置換基の大きさの差に依存するため、ピレン誘導体はアントラセン誘導体と比較し、より大きなCPL値を示した。吸収および発光過程の考察のため、Gaussian 09を用いた理論計算を行った。これらの化合物の吸収及び発光は、アントラセンやピレンの骨格上及びその骨格に結合したケイ素原子上に存在するHOMO-LUMO間の遷移が主である。したがって、これらの化合物CPLの大きさは、1分子内の不斉ケイ素原子の数に依存すると考えられる。ケイ素上のπ共役置換基を変化させることで分子構造と円偏光発光特性の相関を調査し、最大でCPL特性 glum=0.008を示し、単純な有機ケイ素化合物では非常に高い値を示した。
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[Journal Article] Multifunctional Octamethyltetrasila[2.2]cyclophanes: Conformational Variations, Circularly Polarized Luminescence, and Organic Electroluminescence2017
Author(s)
Shimada, Masaki; Yamanoi, Yoshinori; Ohto, Tatsuhiko; Pham, Song-Toan; Yamada, Ryo; Tada, Hirokazu; Omoto, Kenichiro; Tashiro, Shohei; Shionoya, Mitsuhiko; Hattori, Mineyuki; Jimura, Keiko; Hayashi, Shigenobu; Koike, Hikaru; Iwamura, Munetaka; Nozaki, Koichi; Nishihara, Hiroshi
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Journal Title
Journal of the American Chemical Society
Volume: 139
Pages: 11214-11221
DOI
Peer Reviewed
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