| 研究課題/領域番号 |
19K05433
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
石塚 智也 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20435522)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | ポルフィリン / 拡張π共役系 / 水素結合 / アトロプ異性体 / 電気化学測定 / 芳香環 / 分子認識 / イミン窒素 / プロトン化 / 縮環反応 / 光電子機能 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、外周部に複数の縮環構造を有する拡張π共役系分子を合成し、得られたπ共役系分子が示す自己集積化構造を利用して光・電子機能性の発現を目指す。１つには外縁部の縮環構造により、お椀型に歪んだポルフィリン分子と、コラニュレンなどの曲面構造を持つ分子との超分子構造を構築し、光伝導性などの機能を探索する。また外縁部の縮環構造により酸化電位を低下、もしくは還元電位を上昇させたポルフィリン誘導体を用い、遷移金属イオンと配位子間の原子価互変異性を含む特異な電子状態を創出する。さらに電子が拡張π共役系内を自由に動き回れるという特徴を生かした光学機能として、二次のNLO特性を発現させることを目指している。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、原料のポルフィリン誘導体のメソ位に配位性のピリジル基を導入して、Pd触媒を用いた縮環反応を行い、芳香族サーキットにイミン窒素原子が含まれた４重縮環ポルフィリン(QFP)誘導体を合成し、イミン窒素のプロトン化を利用したQFPの酸化還元挙動の制御を行った。
また４つあるメソ位アリール基のオルト位に、それぞれメシチル基を導入したテトラアリールポルフィリンのアトロプ異性体の混合物を、酸処理、溶液中における加熱、固体状態での加熱を行うことで、取りうる４種類のアトロプ異性体αααβ, αααα, ααββ, αβαβのうち１種類を、それぞれ選択的に生成する方法の開発に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
資源の枯渇という問題への対処として、太陽光などの自然エネルギーの効率的な利用が必要とされている。このような観点から、本研究で提案する外周部縮環構造の形成による高効率な光・電子機能性は大きな貢献が期待できる。またデバイス作成においても非共有結合性相互作用による自己集積化を用いることから、製造コストを大きく抑えられる。この点でも、実用化の上では大きなメリットになる。π系を利用した分子ワイヤに関する研究は既に数多く行われているが、縮環ポルフィリンでは、これまでに用いられてきたπ共役系分子よりも、はるかに長波長の吸収を有することから、より低いエネルギーの光で動作する光機能性デバイスが実現可能である。
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