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2017 Fiscal Year Research-status Report

シス・トランス光異性化を鍵とする高性能π共役系高分子の開発

Research Project

Project/Area Number 17K05883
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

脇岡 正幸  京都大学, 化学研究所, 助教 (50598844)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywordsπ共役系高分子 / シス-トランス異性化 / 有機電界効果トランジスタ / 直接的アリール化重合
Outline of Annual Research Achievements

高性能π共役系高分子半導体の要件である「結晶性 (電荷輸送特性)」と「成膜性 (溶解性)」は、トレード・オフの関係にある。本研究では、これらを同時に実現可能なポリマーとして、主鎖のビニレン部位がシス構造に制御されたドナー・アクセプター型ポリ(アリーレンビニレン) について検討を行った。
まず、有機電界効果トランジスタ (OFET) のp型半導体材料として優れた特性を示すことが知られるイソインディゴ (IID) と1,2-ジチエニルエテン (DTE) の交互共重合体 (P1) を標的とした。そのシス体およびトランス体について合成経路の確立を目指し、種々検討を行ったところ、直接的アリール化重合 (DArP) が有効であることがわかった。すなわち、IIDのジブロモ体と(Z)-および(E)-DTEとをPd2(dba)3とP(2-MeOC6H4)3、ピバル酸を組合せた申請者独自の高選択的DArP触媒の存在下で反応させることにより、高度に構造制御された高分子量ポリマーP1が得られた (cis up to 92%, trans >99%) 。得られたtrans-P1は、純度の高さを反映し、従来の合成法であるStilleカップリング重合で得られた生成物に比べて優れた電荷輸送特性を示すことがわかった。また、得られたcis-P1は、その溶解性の高さに起因し、trans-P1よりも優れた成膜性を示した。
続いて、cis-P1の異性化について検討を行ったところ、溶液中、ならびに、薄膜状態において光 (600-740 nm) を照射することにより、対応するtrans-P1へと片道異性化することが明らかとなった。さらに、検討を行ったところ、加熱条件下においては、光を照射せずともシス体からトランス体への片道異性化が起こることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

初年度の検討により、主鎖のビニレン部位がシス構造に制御されたドナー・アクセプター型ポリ(アリーレンビニレン) について合成法を確立できた。また、得られたシス体ポリマーが、薄膜状態においてトランス体へと片道異性化することを明らかにした。

Strategy for Future Research Activity

初年度の検討により得られたイソインディゴ (IID) と(Z)-1,2-ジチエニルエテン (DTE) の交互共重合体 (cis-P1) の薄膜から異性化により調製したtrans-P1の薄膜について、電荷輸送特性と結晶性、配向性を評価する。 また、初年度に確立した手法を用いて種々のドナー・アクセプター型ポリ(アリーレンビニレン) を合成し、そのシス-トランス異性化挙動と電荷輸送特性、結晶性、配向性を評価する。

  • Research Products

    (9 results)

All 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Synthesis of a 1,2-Dithienylethene-Containing Donor-Acceptor Polymer via Palladium-Catalyzed Direct Arylation Polymerization (DArP)2018

    • Author(s)
      Masayuki Wakioka, Natsumi Yamashita, Hiroki Mori, Yasushi Nishihara, Fumiyuki Ozawa
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 23 Pages: 981

    • DOI

      10.3390/molecules23040981

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] パラジウム触媒直接的アリール化重合 (DArP) の開発2017

    • Author(s)
      脇岡正幸, 小澤文幸
    • Journal Title

      有機合成化学協会誌

      Volume: 75 Pages: 810-820

    • DOI

      10.5059/yukigoseikyokaishi.75.810

  • [Presentation] 直接的アリール化重合による1,2-ジチエニルエテン含有DAポリマーの構造制御合成とその光異性化挙動2018

    • Author(s)
      山下菜摘・脇岡正幸・森 裕樹・西原康師・小澤文幸
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] 高性能直接的アリール化重合触媒の開発2018

    • Author(s)
      脇岡正幸
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
    • Invited
  • [Presentation] パラジウム触媒直接的アリール化重合:π共役系高分子の簡便かつ高精度な合成法2018

    • Author(s)
      脇岡正幸
    • Organizer
      平成29年度第2回有機金属若手研究者の会
    • Invited
  • [Presentation] 直接的アリール化重合:π共役系高分子の新簡便合成法2017

    • Author(s)
      脇岡正幸
    • Organizer
      第4回次世代の有機化学・広島シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] パラジウム触媒によるビチオフェン類の高選択的直接的アリール化重合2017

    • Author(s)
      脇岡正幸・森田葉月・山下菜摘・市原暢子・小澤文幸
    • Organizer
      第120回触媒討論会
  • [Presentation] 高選択的パラジウム触媒によるジチエニルエテンの直接的アリール化重合2017

    • Author(s)
      山下菜摘・脇岡正幸・森 裕樹・西原康師・小澤文幸
    • Organizer
      第64回有機金属化学討論会
  • [Presentation] Mixed-Ligand Palladium Catalysts for Highly Selective Direct Arylation Polymerization2017

    • Author(s)
      Masayuki Wakioka, Fumiyuki Ozawa
    • Organizer
      International Symposium on Pure & Applied Chemistry 2017 (ISPAC 2017)
    • Invited

URL: 

Published: 2018-12-17  

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