2017 Fiscal Year Annual Research Report
硫黄の特性を生かした光・電子機能性π電子系の創製と機能開拓
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17H04869
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
深澤 愛子 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (70432234)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | π電子系 / 典型元素 / 硫黄 / 有機半導体 / 蛍光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度では，機能性π電子系の分子設計に対して新たな硫黄の使い方を提案することを目指し，硫黄の特徴に立脚した3つの分子設計概念の基本となる分子系の合成の確立，および得られた化合物群の基礎物性の解明に取り組んだ．
(1) チオフェン縮環部位をもつ新奇π電子系の合成： かさ高い置換基をもたない種々のジチエノ[a,e]ペンタレンを合成し，得られた化合物のX線結晶構造解析および理論計算，熱重量分析をおこなった．以上の検討により，芳香族性の低い芳香環であるチオフェンを4nπ電子系に縮環させることにより，強力な反芳香族性と高い熱安定性を兼ね備えた反芳香族化合物の創製が実現できることを示した．また，チオフェン縮環部位をもつシクロヘプタトリエンを基本骨格とする新奇π電子系を合成し，pH変化や酸化還元に応答して5つの状態間を可逆に行き来する特徴的な光物性をもつことを明らかにした．
(2) チオラクトンを基本骨格とする機能性有機色素の創製：ジチエニルエテンをチオエステルで架橋した構造をもつπ電子系の合成法を確立し，これらが優れた蛍光特性をもつことを見出した．特に，両末端に電子供与性のπ電子系を置換した誘導体は，深赤色から近赤外領域に強い蛍光を示し，近赤外蛍光色素として高い潜在性をもつことを示した．
(3) 硫黄を含む中員環を用いた末端置換基の開発と塗布型有機半導体への応用：硫黄を含む9員環でエンドキャップしたオリゴチオフェンを合成し，アルキル置換オリゴチオフェンと比較して高い溶解性をもつこと，HOMO準位が低く抑えられること，高い電気化学的安定性をもつこと，固体状態で特徴的なパッキング構造を形成することを明らかにした．以上の特徴を生かして，塗布法による有機薄膜トランジスタの作成に成功し，従来のオリゴチオフェン誘導体と比較しても高い性能と優れた大気安定性をもつことを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請当初に計画した3つの分子設計コンセプトに基づき，合成法の確立と分子設計の妥当性の検証を達成できた．本研究は概ね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度で得られた知見をもとに，典型元素化学や構造有機化学といった基礎科学分野への貢献のみならず， 3つの基本となる分子設計コンセプトを優れた機能性材料の創製に結びつけていきたい．具体的には，(1) かさ高い置換基を用いずとも安定な反芳香族分子の分子間相互作用の追求 (2)高効率近赤外発光材料の創製と発光素子への応用 (3) 新たな置換基設計に基づく高性能発光性有機半導体の実現を目指して研究を推進する予定である．
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