2021 Fiscal Year Research-status Report
Stabilization of antiaromatic molecules by polymerization
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20K21190
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
忍久保 洋 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50281100)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | ノルコロール / 反芳香族性 / 超分子重合 / 水素結合 / 有機半導体 / 電荷輸送特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超分子ポリマーは水素結合・配位結合・π-π積層などの動的な非共有結合から形成される周期的巨大構造体である。超分子ポリマーは共有結合性ポリマーと異なり、重合・解重合を可逆的に制御できることから、自己修復材料などの画期的な機能材料の開発を可能とする。 なかでも、π共役分子をモノマーとして有する超分子ポリマーは、単一分子では実現できない魅力的な電荷輸送・磁性・蓄電機能を示す。これまで、芳香族分子をモノマーに用いた超分子ポリマーが数多く報告されてきたが、反芳香族分子をモノマーとして用いた超分子ポリマーは実現されていない。
昨年度、側鎖に水素結合部位としてアミド基をもつ反芳香族ノルコロールニッケル錯体の合成に成功していた。本年度は、このノルコロールニッケル錯体が分子間水素結合によって一次元積層体を形成する様子を分光測定および電子顕微鏡によって詳細に解析し、ポリマー形成の熱力学パラメータを求めることができた。また、得られた会合体が加熱により可逆的にモノマーへ戻ることを明らかにし、ノルコロールニッケル錯体が高い安定性を保ちながら溶液中で会合できることを見いだした。得られた会合体の電荷輸送能力を調査した。加熱に伴い電荷輸送能力の減衰が観測されたことから積層体中でノルコロールニッケル錯体のπ平面どうしが電荷の輸送を可能にするほど接近していることが明らかとなった。電荷輸送能力について、一般的な芳香族分子との比較を行うため、同一のアミド基を有するポルフィリンの一次元積層体との比較を行なったところノルコロールニッケル錯体がポルフィリンの集合体と比較して3倍以上高い電荷輸送能力を示すことが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
反芳香族性ノルコロールの置換基として電子求引基を導入すると、２つのノルコロールの会合定数が格段に向上することを見いだした。これは、ノルコロール間により強い引力相互作用が働くことを示唆しており、ノルコロールの積層による反芳香族超分子を形成する上で有用な知見である。
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| Strategy for Future Research Activity |
置換基として電子求引基を側鎖に有する反芳香族ノルコロールの溶液中での会合挙動を詳細に調べるとともに、その溶液中での会合構造をNMRやX線吸収測定によって解明する。さらに、導入する置換基の検討により、ノルコロールの強固な積層に基づく超分子形成を試みる。さらに、電子求引基をもつノルコロールの側鎖として高分子鎖を導入し、その構造および物性ついて調査する。これによって、高分子の物性をノルコロールによって変調できないか検討する。とくに反芳香族高分子のゲル化挙動について詳しく調査する。
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| Causes of Carryover |
Covid-19感染症拡大の影響をうけ、国際共同研究に必要であった化合物合成に遅れが生じた。今年度化合物合成を行い、研究を完了させる。
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