2023 Fiscal Year Annual Research Report
Developments of Hydrogen-transfer Type Addition Copolymerization giving pi-Conjugated Polymers
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21K14669
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
清田 小織 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 技術職員 (20376883)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 共役トリエン / ルテニウム錯体 / 付加重合 / 自発分極 / DAポリマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DAポリマーとは電子豊富な芳香族（Donor）と電子不足な芳香族（Acceptor）が交互に結合された高分子であり、ドーパントの添加なしに自発的な電子移動が共役系全体に広がるため、導電性高分子や太陽電池材料として期待されている。現在のDAポリマーの合成法はハロゲン化合物を用いた重縮合であるため、形成された結合と同じ物質量のハロゲン塩や金属ハロゲン化物が副生することになり、これらの混入が問題となっていた。この合成上の問題の本質は、従来のDAポリマーはすべて縮重合によって合成されていることにある。そこで、本研究の目的は付加重合による共役鎖で連結されたDAポリマーの合成をはじめて実現することとした。
申請者らは形式的に共役ジエンの末端炭素―水素結合にアルキンがsyn選択的に挿入する0価ルテニウム錯体を用いた新しい触媒反応を見出しており、2021年度にはこの触媒反応により共役トリエン鎖で架橋された DA型二量体およびADA型三量体の合成と物性測定を行った。2022年度には、含酸素ビシクロ環構造配位子をもつルテニウム錯体が良好な触媒であることを明らかとした。2023年度には、このルテニウム錯体を触媒とするジブタジエニルピリジンとジアルキニルチオフェンまたはジアルキニルベンゼンを基質とした交互付加重合を行い、各種共役ポリマーを13～99%の収率で合成した。代表的な共役DAポリマーではMALDI-TOF MS分析により、交互共重合が確認され、GPC測定により、Mw=14811、Mn=8111、PDI=1.826の共役ポリマーであることが明らかとなった。蛍光スペクトル測定の結果、共役ポリマーでは顕著な消光が観察され、DAポリマーの長い共役によるフェルスター共鳴エネルギー移動であると考察した。
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