2020 Fiscal Year Research-status Report
Synthesis of cylclic porphyrin oligomers
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19K05626
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
葛原 大軌 岩手大学, 理工学部, 准教授 (00583717)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ポルフィリン / 湾曲構造 / 環状化合物 / 包摂錯体 / 金属錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アセン、ポルフィリンに代表されるπ共役系化合物は、π-πスタッキングなどの強固な分子間相互作用を示すため、有機薄膜トランジスタ(OTFT)や有機太陽電池(OSC)などへの応用が期待され、活発に研究が行われてきた。一方、π曲面を有する化合物が、近年盛んに報告されている。フラーレン(C60)やカーボンナノチューブに代表される、π曲面を持つ分子はπ曲面の内側と外側で異なる電子物性を示すなど、有機エレクトロニクスや生化学分野など幅広い分野で研究が展開されている。しかし、曲面や環状構造を持つ分子の合成法は限られており、新しい合成法の確立が求められている。
ポルフィリン(2.1.2.1)は、2つのπ屈曲面をもつダブルV字型構造を持つ化合物である。これまでに、ポルフィリン(2.1.2.1)をビルディングブロックとして環状ポルフィリン多量体の合成を試み、2種類の環状ポルフィリン多量体の合成に成功し、報告してきた。また、フラーレンとの相互作用を検証した結果、多量体を形成するときのポルフィリン(2.1.2.1)の曲面の向きや架橋構造によって、フラーレンの包摂錯体形成能に違いが現れることを明らかにした。
以上のように、本研究において、湾曲構造を有するポルフィリン(2.1.2.1)や環状構造を有する化合物の合成法を確立し、この湾曲構造を活用した超分子構造や有機半導体への応用の可能性を見出すことに成功した。
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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
昨年度に引き続き、環状ポルフィリン(2.1.2.1)多量体の合成法の確立を試みた。これまでに1,2,4,5-テトラピロリルベンゼン(TPB)とベンズアルデヒド誘導体を用いたポルフィリンナノベルト(PNB)の合成法を確立した。また、ジエチニルポルフィリン(2.1.2.1)を銅触媒によって環化させることで環状ポルフィリン(2.1.2.1)多量体(CPO)の合成にも成功した。本年度は、金属イオンとの配位結合を活用した環状ポルフィリン(2.1.2.1)多量体を合成するために、meso位にピリジル基を持つジピリジルポルフィリン(2.1.2.1)を新たに合成した。さらに、パラジウムイオンをジピリジルポルフィリン(2.1.2.1)に作用させることによって、パラジウムイオン架橋ポルフィリン(2.1.2.1)多量体を得ることに成功した。現在は、このパラジウムイオン架橋ポルフィリン(2.1.2.1)多量体の構造解析を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
環状ポルフィリン(2.1.2.1)の更なる誘導体化および機能開拓を目指して以下の研究を遂行する
[1] 「環状ポルフィリン(2.1.2.1)多量体の合成法の確立」 本研究で開発した環状ポルフィリンの合成では、様々な架橋部位を組み込むことが可能である。環状化合物において、環サイズを自在にコントロールできる合成法を確立することは重要である。そこで、ナフタレンやピレンなどの多環式芳香族部位を組み込んが環状ポルフィリンの合成を目指す。
[2] 「配位結合を用いた3Dカプセル型自己集合体の合成」 ピリジル基と金属イオンを組み合わせて、各ユニットを自己集合させることで、分子カプセルのような三次元構造体の合成が可能である。そこで、ピリジル基を有するポルフィリン(2.1.2.1)を合成し、パラジウムなどの金属イオンと組み合わせて自己集合させることで三次元構造をもつ分子カプセルの合成を試みる
[3] 「ホスト-ゲスト相互作用による超分子構造の合成」 多くのホスト分子は1つの分子認識サイトを持つ。一方、ポルフィリン(2.1.2.1)は、ダブルV字型構造のため、分子の両サイドでゲスト分子を認識可能である。そのため、複数のゲスト分子を組み合わせた超分子構造の合成が可能であるのか検討する。
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[Journal Article] Direct correlation of nanoscale morphology and device performance to study photocurrent generation in donor enriched phases of polymer solar cells2020
Author(s)
S. B. Dkhil, P. Perkhun, C. Luo, D. Muller, R. Alkarsifi, E. Barulina, Y. A. Avalos-Quiroz, O. Margeat, S. T. Dubas, T. Koganezawa, D. Kuzuhara, N. Yoshimoto, C. Caddeo, A. Mattoni, B. Zimmermann, U. Wurfel, M. Pfannmoller, S. Bals, J. Ackermann, C. Videlot-Ackermann
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Journal Title
ACS Applied Materials & Interfaces
Volume: 12
Pages: 28404-28415
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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