交差共役型デンドラレン類の物性科学：共役系化学の新展開

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K05484
• Research Institution: 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
• Principal Investigator: 小泉 俊雄 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 教授 (60225349)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 正太郎 高知工科大学, 理工学群, 准教授 (00532954)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 交差共役 / デンドラレン / 高分子反応 / チオール・エン反応 / 制御ラジカル重合 / ブロック共重合 / 凝集誘起発光

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、様々なデンドラレン類を合成し、それらの物性および反応性について検討し、学術的に新規で重要な知見を得ることを目的とした。まず、[2]デンドラレン骨格を主鎖に有する交差共役系高分子のチオール・エン反応によるE型アルケン骨格含有共役系高分子への変換を検討した。2,3-ジアリール[2]デンドラレンを用いたモデル反応を行って条件探索を実施したのち、高分子反応の条件を詳細に検討した結果、ベンジルメルカプタンを用いたチオール・エン反応で熱ラジカル開始剤を使用することで約70%の収率で主鎖にtrans-スチルベン骨格を７割程度含む共役系高分子への変換に成功した。
次に、2,3-ジフェニル[2]デンドラレンの制御ラジカル重合の検討を行った。適する重合条件の検討に時間を要したが、可逆的付加開裂連鎖移動法(RAFT)によって分子量分布が制御された主鎖にアルケン骨格を有する高分子を得ることに成功した。合成したポリ（2,3-ジフェニル[2]デンドラレン）をマクロモノマーとするスチレン等とのブロック共重合体の合成にも成功した。2,3-ジフェニル[2]デンドラレンのフェニル基の4位への置換基の導入検討では、さらに条件検討することでメチル基やクロロ基を有する[2]デンドラレンからポリマーを得ることに成功した。
[2]デンドラレン類の物性検討では、これらの化合物は溶液状態では発光しないが固体状態で発光する凝集誘起発光(AIE)特性を示すこと見出した。 [4]デンドラレン類についても同様にAIE特性を示すことが明らかとなった。DFT計算などの解析からThrough-Space共役やLUMOの拡がりが発光に寄与していることが示唆された。
課題研究の目的からは外れるが、本研究で従来合成が困難であった1,3-ジエン骨格の２位にエーテル結合をもつ共役ジエンの合成に成功したことを最後に述べる。