| 研究課題/領域番号 |
20K05522
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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33020:有機合成化学関連
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| 研究機関 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 |
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研究代表者 |
伊藤 貴敏 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究部長 (60416295)
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| 研究分担者 |
岩井 利之 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 主任研究員 (20416291)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022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)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | フラーレン / メタノフラーレン / 選択的合成 / 硫黄イリド / 有機薄膜太陽電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
フラーレン誘導体は有機薄膜太陽電池のn型半導体材料、およびペロブスカイト太陽電池の電子輸送材料として標準的に活用されている。しかしながら、製造法は限られており、かつ、収率も高くない。再生可能エネルギーの普及拡大に貢献するため、本研究課題ではフラーレン誘導体製造法に関して高度な反応制御を可能とする高選択的合成技術を開発をする。
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| 研究実績の概要 |
一置換フラーレン誘導体のPCBMは、有機薄膜太陽電池のn型半導体材料、および、ペロブスカイト太陽電池の電子輸送材料の鍵となる化合物であり、実用的製法の確立が切望されている。申請者らは、これまでにフラーレン誘導体の合成法について独自にスルホニウム塩の脱離基となる硫黄原子（S）上の置換基を調整することにより、フラーレンC70に対する選択的付加反応を開発した。これらの知見を利用して、フラーレンC６０においてもスルホニウム塩の置換基が選択性に及ぼす影響について明らかとすることを目的として検討を行った。そこで付加前駆体として置換基を有するスルホニウム塩の合成を計画した。スルホニウム塩の合成は、スルフィドと臭化4-フェニル吉草酸メチルとの反応により合成される。各種スルフィドは、対応する有機ハロゲン化物と硫黄源を作用させて合成を行った。硫黄上の置換基として、アルキル鎖長がフェニルブチル基、ベンジルオキシエチル基、フェノキシプロピル基を有するスルホニウム塩を用い室温での反応を行ったところ、得られたフラーレン誘導体の化学収率が低い結果であった。上記スルホニウム塩に加え更に長い鎖長であるフェニルペンチル基、および、ベンジルオキシプロピル基を有するスルホニウム塩を用い、０℃での反応をおこなった場合には、化学収率が向上したが、モノ付加体とビス付加体の生成比率が低下することがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
付加前駆体となるスルホニウム塩において分子内に鎖長の異なるスルフィドを有する化合物を合成において、各種脂肪族ハライドからスルフィド類を合成した。スルホニウム塩を合成する際に銀塩の存在下、スルフィドと臭化4-フェニル吉草酸メチルを作用して合成するが、各種試薬の等量を最適化することにより純度の良くスルホニウム塩を調製することができた。得られたスルホニウム塩を利用してフラーレンとの反応を行うことができた。しかしながら、スルホニウム塩の硫黄上のアルキル鎖長と得られたフラーレン誘導体の選択性への効果が得るに至っておらず、進捗状況はややおくれていると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
分岐を有する鎖長の異なる各種スルフィドを合成し、付加前駆体であるスルホニウム塩の合成を行う。また、フラーレンとの反応においては、反応温度・時間・溶媒・添加剤等の詳細な検討を行い、フラーレン誘導体の選択性の向上に与える条件検討を進めていく。
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