2016 Fiscal Year Research-status Report
高効率な環状脱水素反応の開発を基盤とする発光性ＣＮＴセグメントのボトムアップ合成
| Project/Area Number |
16K05679
|
|---|
| Research Institution | Hirosaki University |
|---|
Principal Investigator |
伊東 俊司 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (10213042)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 環状ポリフェニレン化合物 / 湾曲ナノグラフェン / CNTセグメント / ボトムアップ合成 / 発光材料 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、（1）環状の縮環構造の形成に有利なベンゼン環配置を持った「歪のない環状ポリフェニレン化合物」を形成、温和な環状脱水素反応を鍵として「完全な縮環構造よりなるベルト状にπ共役系が広がったπ共役系化合物（CNTセグメント）」の構築。（2）また、モデルとする「湾曲ナノグラフェン」骨格の構築法を拡張することで、有限のベルト幅を持った「湾曲カーボンナノリボン（CNR）」類の構築。（3）さらに、環状の堅固なπ共役系に期待される固体状態における発光機能の解明の３つの課題解決に向け、平成28年度は、溶解度の確保として新たに立体的にかさ高い芳香環置換基であるメシチル基を選択、CNTセグメントの一部分を切り取ったモデルナノグラフェン骨格の構築の検討から課題の解決を開始した。
その結果、2つのヘキサフェニルベンゼン骨格をナフタレン構造で結合することのみで、縮環反応時に立体的な制約が働くことを明らかにした。同時に骨格形成時にかなり歪んだ湾曲構造の形成も同時に進行するという新たな知見も得ることができた。また、これら湾曲ナノグラフェン骨格の構築を踏まえて、ナフタレン構造で結合した「環状のフェニレンアセチレン化合物」を経て、立体的にかさ高いメシチル基を導入した「環状のポリフェニレン化合物」を合成、温和な環状脱水素反応に耐えうる「環状のポリフェニレン化合物」の探索を進めた。
さらに、これまで進めてきた長鎖アルキル基の導入により可溶化したキラル型CNTの様式を持った「歪のない環状ポリフェニレン化合物」の構築と温和な環状脱水素反応による「ベルト状のCNTセグメント」のボトムアップ合成の検討結果と、環状の堅固なπ共役系に期待される固体状態における発光機能の解明について論文発表に至った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度は、３年間を予定する本研究課題の初年度として、溶解度の確保として新たに検討した立体的にかさ高い芳香環置換基であるメシチル基が最終段階での環状脱水素反応において十分耐えうる置換基であること、ならびに、モデルナノグラフェン骨格の構築において、かなり良好な可溶化基となりえることを明らかにでき、可溶化の問題解決に大きな進展があった。
また、モデル湾曲ナノグラフェンの構築の過程で、2つのヘキサフェニルベンゼン骨格をナフタレン構造で結合することのみで、縮環反応時に立体的な制約が働くことを明らかにできた。これらの知見は、縮環構造の形成に有利なベンゼン環配置の探索において新たな知見となり得るものと考えられる。さらに、ナフタレン構造で結合した「環状のフェニレンアセチレン化合物」を経て、「環状のポリフェニレン化合物」を合成、温和な環状脱水素反応に耐えうる「環状のポリフェニレン化合物」の探索まで研究を進めることができた。
さらに、これまで進めてきた長鎖アルキル基の導入により可溶化したキラル型CNTの様式を持った「歪のない環状ポリフェニレン化合物」の構築と温和な環状脱水素反応による「ベルト状のCNTセグメント」のボトムアップ合成への検討結果と、環状の堅固なπ共役系に期待される固体状態における発光機能の解明について論文発表に至っている。
以上のことから、研究課題の初年度として計画した研究はおおむね順調に進展していると考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は、３年間を予定する本研究課題の２年目として、初年度における２つの成果、（1）２つのヘキサベンゾコロネン骨格をナフタレン構造で結合することで可能となった縮環反応時における立体的な制約の導入に関する検討結果、また、（2）立体的にかさ高い芳香環置換基であるメシチル基の導入による溶解性確保の検討結果を踏まえて、環状フェニレンアセチレン化合物を経た環サイズの異なる環状ポリフェニレン化合物を合成、環サイズの検討を含めて最終段階での温和な環状脱水素反応に耐えうる環状のポリフェニレン化合物の探索をさらに進めていく。さらに、分子モデリング計算と合わせて、さらに大きく湾曲した骨格形成が期待される奇数員環を骨格構造に取り込むモデル湾曲ナノグラフェンの設計と合成を検討していくことで、環状のポリフェニレン化合物の環状脱水素反応による完全な縮環構造よりなるベルト状にπ共役系が広がったCNTセグメントの構築の可能性を追求していく。さらに、巨大な環状のフェニレンアセチレン化合物、密にベンゼン環が集積した環状のポリフェニレン化合物、すでに構築に成功した完全な縮環構造よりなる湾曲ナノグラフェンなど、堅固なπ共役系化合物の詳細な発光機能を、固体状態における高発光性の観点から検討を行うことで、本研究課題の解決を進めていく。
|
| Causes of Carryover |
合成研究を主体とする本研究課題の推進においては、研究期間を通して消費される実験用器具類ならびに合成用試薬に関する物品は必要不可欠なものである。特に合成用試薬については、研究の進捗状況に合わせて効率よく準備していくことが必須である。平成28年度においては、実験用器具類ならびに合成用試薬等で経費を研究の進捗状況に合わせて効果的に執行していった結果、当初見積額から若干の予算を繰り越すことになった。今後、繰り越し経費を含めて効率よく予算を執行することで効果的に本研究課題の目的の達成に努めたい。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
合成研究を主体とする本研究課題の推進においては、研究期間を通して消費される実験用器具類ならびに合成用試薬に関する経費は必要不可欠なものであり、研究の進捗状況に合わせて効率よく予算執行することが必須である。平成29年度においては、３年間を予定する本研究課題の２年目として、本研究課題の目的を期間内に達成できるよう実験用器具類ならびに合成用試薬等の経費として繰り越し経費と合わせて予算を効果的に執行していきたい。
|
