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配位化学的視点に基づくチオフェン類のレドックス挙動の理解と機能性分子デザイン

研究課題

研究課題/領域番号 20K15241
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分32020:機能物性化学関連
研究機関横浜国立大学

研究代表者

信田 尚毅  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助教 (20839972)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
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: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード電解合成 / チオフェン / 有機電子移動化学 / 芳香族化合物 / 機能性分子 / 電気化学 / 活性中間体 / 分光電気化学測定 / 電解反応
研究開始時の研究の概要

チオフェンは、硫黄と炭素からなる芳香族化合物であり、有機系材料をデザインする上で汎用されるビルディングブロックである。チオフェン環は一般に電子豊富であり、電子を奪われる反応、すなわち酸化反応を受けやすい。チオフェンの酸化を利用した高分子合成、有機合成はこれまでに数多く報告されており、またデバイス機能の鍵過程にチオフェン骨格の酸化還元が関与することも多々ある。
本研究は、チオフェンの酸化という非常にありふれた現象において、周辺に存在する分子が非常に大きな影響を与えるという独自の仮説を検証し、またそのような新たな視座に基づくことで新たな機能性有機材料の創出を目指す。

研究成果の概要

チオフェンは、硫黄と炭素からなる芳香族化合物であり、有機電子材料をデザインする上で汎用されるビルディングブロックである。チオフェン環は一般に電子豊富であり、電子を奪われる反応、すなわち酸化反応を受けやすい。チオフェンの酸化を利用した高分子合成、有機合成はこれまでに数多く報告されており、またデバイス機能の鍵過程にチオフェン骨格の酸化還元が関与することも多々ある。本研究は、チオフェンの酸化という非常にありふれた現象において、周辺に存在する分子が非常に大きな影響を与えるという独自の仮説を検証した。またそのような新たな視座に基づくことで新たな機能性有機材料の創出を行なった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、硫黄を含む5員環芳香族化合物であるチオフェンの酸化反応において、溶媒やアニオンといった周辺分子が与える影響を調査した。本研究を通じ、対アニオンの配位がチオフェンの多電子酸化を誘起していることが実証され、それに伴う特異な分子変換を達成した。チオフェンの酸化は、含チオフェン系の有機材料の合成過程や、デバイス駆動における鍵課程として利用される極めて重要な反応であり、本研究はチオフェン酸化における一般性の高い重要概念を提唱するものである。すなわち、本研究は有機材料合成・設計に新たな指針を提供するものであり、学術的新知見に加え、実社会への価値還元に資するものである。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (3件)

  • [学会発表] 有機電解反応における電解質の配位挙動の解析と戦略的電解質設計への展開2022

    • 著者名/発表者名
      信田尚毅
    • 学会等名
      電気化学会第89回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electrolyte-Coordination-Induced Electrochemical Multiple Electron Oxidation of 2,5-Diarylthiophenes2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Shida, Takuma Maekawa, Ikuyoshi Tomita, Shinsuke Inagi
    • 学会等名
      239th ECS Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電解質イオンの配位が誘起する電解発生化学種の反応性制御2021

    • 著者名/発表者名
      信田 尚毅
    • 学会等名
      第45回有機電子移動化学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electrolyte-dependent electrochemical redox behavior of chalcogenophenes2021

    • 著者名/発表者名
      Naoki Shida, Takuma Maekawa, Ikuyoshi Tomita, Shinsuke Inagi
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] チオフェン類の電解酸化過程における電解質の配位挙動の考察と電気化学的ホモカップリング反応への応用2021

    • 著者名/発表者名
      前川 拓磨、信田 尚毅、冨田 育義、稲木 信介
    • 学会等名
      電気化学会第88回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 電解質配位に基づく2,5-ジアリールチオフェンの電気化学的多電子酸化とそれに続く二量化反応によるスルホニウム塩形成2021

    • 著者名/発表者名
      信田 尚毅、前川 拓磨、冨田 育義、稲木 信介
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrochemical Redox Chemistry of Tellurophenes2020

    • 著者名/発表者名
      N. Shida
    • 学会等名
      8th German Japanese (Global Joint) Symposium on Electrosynthesis (GJSE-8)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 個人ページ

    • URL

      https://atobelabynu.wixsite.com/atobelab/naoki-shida

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 横浜国立大学研究者総覧

    • URL

      https://er-web.ynu.ac.jp/html/SHIDA_Naoki/ja.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      https://atobelabynu.wixsite.com/atobelab/naoki-shida

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-01-30  

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