2021 Fiscal Year Research-status Report
カルバゾール誘導体の求電子ホウ素化を鍵とした特殊共役化合物の合成と機能開拓
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21K05035
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
山本 浩司 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (80725557)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | カルバゾール / アザボリン / 縮環構造 / 環状化合物 / らせん化合物 / ドナー-アクセプター / 光物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多環芳香族炭化水素(PAHs)の炭素-炭素結合をホウ素-窒素結合に置き換えたBN-PAHsは，π電子系材料の基本骨格として注目を集め，新規材料候補として有望視されている．本研究では，研究代表者が見出したカルバゾール誘導体の求電子剤的ホウ素化反応を用いて，ドナー-アクセプター， らせん，環，ベルトといった共役系を有するBN-PAHsを系統的に合成する．これらの諸物性解明を通して，有機電子材料または有機光学材料への道筋をつけることを目指す．2021年度は，以下の成果を得た
・含カルバゾールアザボリン誘導体の合成および物性研究
これまでに，研究代表者は，1,8-ジフェニルカルバゾール誘導体の求電子剤的ホウ素化反応により，カルバゾールを含むアザボリンが高収率で得られることを見出していた．本年度は，本反応を利用してメチル基，フルオロ基，メトキシ基が置換した含カルバゾールアザボリン誘導体を合成し，諸物性における置換基効果を明らかにした．また，2つのカルバゾールアザボリンがベンゼンで縮環した二量体を種々合成することにも成功した．また，これらの比較により，縮環様式の違いが諸物性に与える効果を明らかにした．これらの結果を論文発表した（Chem. Lett. 2022）．
以上の成果に加えて，らせん構造を有する誘導体やドナー部位を導入した誘導体の合成検討を行い，いくつかの目的化合物を得ることにも成功している．
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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
含カルバゾールアザボリン誘導体の合成を通じて，求電子ホウ素化反応の適用範囲を明らかにすることができた．また，得られた種々の誘導体の諸物性解明により，分子設計に関して重要な知見を得ることができた．以上のように，本研究課題の要となるこれらの重要な成果を初年度に得られることができている．また，これらの結果を取りまとめて，論文発表した．以上より，申請書の課題を順調に進展させていると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は，以下の検討を行う．
1) らせん構造を有する含カルバゾールアザボリン多量体の合成および物性解明
縮環二量体が比較的高収率で得られることがわかったので，らせん構造を有する縮環多量体（BN-ヘリセン）の合成に展開する．BN-ヘリセンを系統的に合成し，ねじれ角および電子状態が諸物性に与える効果を明らかにする.本分子ではカルバゾール骨格に由来する良好な光学特性が期待できる.キラルカラムによる光学分割を行い，円偏光発光について検討する.ラセミ化の活性化エネルギーについても調べ，らせん構造の熱的安定性を明らかにする.
2) ドナー部位を導入した含カルバゾールアザボリン誘導体の合成および物性解明
含カルバゾールアザボリン誘導体に電子供与基であるメトキシ基を導入することで，蛍光波長がやや長波長シフトした．このことから，よりドナー性の高い置換基を導入することで，特異な物性の発現が期待できる．ドナーにはカルバゾール，フェノチアジン，フェノキサジンなどを用いる.また， ドナーの置換位置の効果を検討する.
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| Causes of Carryover |
コロナ禍のため，学会発表がすべてオンラインで開催された，さらに出張も自粛した．このため，旅費を一切使用しなかったため，次年度使用額が生じた．
使用計画に関して，研究代表者が2022年度より昇進に伴い異動し，研究環境を整える必要が生じたため，物品費（備品および試薬，有機溶媒，ガラス器具などの消耗品費）の購入に使用する予定である．
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