2021 Fiscal Year Annual Research Report

有機塩基を用いた低環境負荷型・精密重合法によるπ共役系高分子材料の開発

Research Project

Project/Area Number	20J20461
Research Institution	Yamagata University
Principal Investigator	佐藤圭一郎山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY)	2020-04-24 – 2023-03-31
Keywords	精密合成 / 環境調和型合成法 / 有機半導体高分子 / ポリシロキサン
Outline of Annual Research Achievements	申請者は、有機金属試薬及び遷移金属触媒を使用せず、反応系からの除去が容易な有機塩基を用いる新たな有機半導体高分子の精密合成手法開発及び、その高機能性半導体材料への応用を目指し検討を行っている。本年度は特に半導体高分子の機能化を目指した検討を行っており、 [1] 従来の環境調和型重合法を用いる鎖末端官能基化半導体高分子の合成 [2]環境調和型重合手法を用いて合成したポリシロキサンと半導体高分子から構成されるABA型トリブロック共重合体の合成を行った。 [1] 環境調和型重合法を用いて、二つの鎖末端官能基化半導体高分子を合成した。本重合法では、反応開始剤に用いるアルデヒド化合物に対応して任意の官能基を導入可能である。本研究では、アルキニル基、及びアントラセンを導入したポリチエニレンビニレンを調製し、銅触媒を用いるヒュスゲン反応及び、Diels-Alder反応に適応可能な半導体高分子を合成した。官能基の導入は1H NMRで確認しており、高い官能基化率であった。今後MALDI-TOF MS測定を行い、官能基化率について詳細に検討する予定である。 [2] 半導体高分子の応用先の一つに、ストレッチャブルエレクトロニクスがある。近年では、熱可塑性エラストマーを志向し、半導体高分子をハードセグメントとして用いた、ハード-ソフト-ハード型トリブロック共重合体が本質的に伸縮性を有する材料の一つとして注目されている。申請者は、すでに環境調和型精密重合手法が確立されている汎用性エラストマーであるポリシロキサンに着目し、PTVとのブロック共重合体合成を行った。実際に、PTV-alkynylと両末端アジド化ポリシロキサンを用いてPTV-b-PDMS-b-PTVの合成を行っており、数平均分子量44.4k, 分子量分布1.07 を有するABA型トリブロック共重合体の合成に成功した
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 有機金属試薬及び遷移金属触媒を使用せず、反応系からの除去が容易な有機塩基を用いる新たな有機半導体高分子の精密合成手法の開発を行っている。本年度は、[1] 従来の環境調和型重合法を用いる鎖末端官能基化半導体高分子の合成 [2]環境調和型重合手法を用いて合成したポリシロキサンと半導体高分子から構成されるABA型トリブロック共重合体の合成を行った。特に開発目標[2]において、両鎖末端にアジド基を有するポリシロキサンと、鎖末端アルキニル化ポリチエニレンビニレンをクリック反応により、結合させることで、構造の明確なABA型トリブロック共重合体の開発に成功した。本材料は熱可塑性エラストマーを志向した、ハード・ソフト・ハードセグメントから構成される、本質的に伸縮性を持つ半導体高分子材料として期待できる。その様な材料は、ウェアラブルデバイス等に搭載される新しい伸縮可能な半導体高分子材料としての応用が期待できる。以上より、期待通り研究が進展していると認められる。
Strategy for Future Research Activity	今後は、有機塩基を用いて、半導体高分子の精密合成を行い、末端官能基化された、半導体高分子を完全に金属フリーの条件で合成する予定である。そうして得られた半導体高分子と、ポリシロキサンから構成されるブロック共重合体を遷移金属触媒を用いずに合成し、機能性有機半導体材料についても完全にハロゲン・メタルフリー条件での合成を実現させる予定である。