研究課題/領域番号 |
21K04772
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
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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 |
研究代表者 |
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) |
2021-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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キーワード | フロー合成 / フラーレン / PCBM / 精製 / メタノフラーレン |
研究開始時の研究の概要 |
有機薄膜太陽電池材料であるフラーレン誘導体PCBMのフロー合成の報告はいくつかなされているが、その精製方法はバッチ法と変わることがなく、精製工程が律速となっていた。本研究では精製方法まで含めた一貫プロセスとして合成方法を改めて設計し直すことで、フロー系でのPCBM精製方法の検討を行い、合成から精製までの連続フロー化手法の確立を目指す。また、PCBMの収率向上に寄与するよう反応条件や反応試剤の探索を行う。
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研究実績の概要 |
前年度はオリゴエチレングリコールエーテル鎖を複数本導入したベンジルアルコールを用いて4-ベンゾイル酪酸エステルとし、ヒドラゾン法によりフラーレンと反応させ、PCBMの高極性類縁体であるPCBRを得た。今年度は硫黄イリド法によるPCBR合成を行うため、極性官能基部分にはベンジルアルコールではなく安息香酸構造を導入し、この安息香酸誘導体と4-ベンゾイル酪酸とをエチレングリコールエステルとして連結させた。このエステル体をスルホニウム塩に変換しフラーレンとの反応を行ったところ、目的とするPCBRへと変換することに成功した。しかしながら、このスルホニウム塩合成やフラーレンとの反応において、1) スルホニウム塩の前駆体への転換率が低い、2) スルホニウム塩の精製が困難、3) PCBRの精製・再沈殿が困難、といった課題が見つかった。高極性なPCBRはトルエン比率を低減したトルエン-メタノール混合溶媒系への溶解性が高いことが確認できているが、その合成や精製に高極性化合物特有の課題が生じたことになる。そこでアルコール可溶性PCBRを目指すだけではなく、C60とPCBRの分離が容易になる点を考慮してエチレングリコールエステル程度の小さな極性官能基を導入した系についても検討をすすめている。 また、PCBRからPCBMへのエステル交換反応についても検討を行っており、酸性条件下に加え、塩基性条件下での検討も行った。今後さらなる検討が必要ではあるが、塩基性条件下でのエステル交換反応に期待がもたれる結果が得られている。
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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
これまでの検討事例からヒドラゾン法よりも硫黄イリド法の方がフロー法への展開が容易であることから、本年度は硫黄イリド法による高極性PCBR類の合成を検討した。合成には成功したが、その前駆体の合成や精製に課題があることが明らかとなったことで小さな極性官能基を有するPCBRの合成とそのエステル交換反応の検討へと進める方針を立てることができている。しかしながら、フロー系へ展開にまで進めることができていないことからやや遅れているものとした。
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今後の研究の推進方策 |
PCBMの高極性類縁体であるPCBRとC60との分離はエチレングリコールエステルのような小さな極性官能基でも容易であることから、このようなPCBRのエステル交換反応によるPCBM合成についてバッチ法での条件探索を行う。このエステル交換反応はフロー反応への適用を想定したものとし、フロー系でのエステル交換反応についても検討を実施する。加えて、硫黄イリド法によるエチレングリコールエステル誘導体などのPCBR合成についても検討を行う。
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