| 研究課題/領域番号 |
22K05066
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
東野 智洋 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90711804)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023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)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | リン / ホスホール / 発光 / ポルフィリン / 窒素 / ピロール / インドール / チオフェン / 典型元素 / ヘテロール / 硫黄 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
π共役分子を基盤とした有機エレクトロニクス等のさらなる発展には、その材料となる高機能・高性能なπ共役分子の開発が不可欠である。本研究では、ポルフィリンにヘテロール縮環構造を自在に導入できるような合成法を開発し、典型元素の種類・酸化状態や縮環構造導入の形式が物性に与える影響を評価する。さらに有機太陽電池材料や電荷輸送材料といった有機デバイス等への応用が期待される分子の設計・合成にも取り組み、ヘテロール縮環ポルフィリンの有用性を実証することにより機能性分子として活用するための分子設計指針を確立する。
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| 研究実績の概要 |
π共役分子を基盤とした有機エレクトロニクス等のさらなる発展には、その材料となる高機能・高性能なπ共役分子の開発が不可欠である。我々は、ヘテロール縮環ポルフィリンがポルフィリンとヘテロールの利点を兼ね備えており、有機太陽電池材料や電子輸送材料など、高機能な機能性分子を実現するのに有望な骨格となり得る可能性を見出してきた。そこで本研究では、ポルフィリンにヘテロール縮環構造を自在に導入できるような合成法を開発し、典型元素の種類・酸化状態や縮環構造導入の形式が物性に与える影響を評価することを目的として研究を行った。
リン原子を有するホスホール縮環構造をメチレン炭素架橋してポルフィリン骨格に導入するための手法の確立に向け、汎用的なメチレン炭素架橋縮環ホスホール誘導体の合成法開発に取り組んだところ、実際にメチレン炭素で架橋されたホスホール誘導体を合成することに成功した。さらに、本手法はメチレン炭素架橋縮環ホスホール誘導体の合成に限らず、様々な官能基を導入したホスホール誘導体の合成にも展開可能であることを示した。
また同時に、異なるπ共役骨格を用いることにより、ジヒドロホスファペンタレン骨格をもつ分子が得られることも見出した。この分子はこれまでに報告例の無い全く新しい骨格であり、リン原子を含む多環π共役分子として興味深い性質を有することを明らかにした。
さらに、周辺部にヨウ素置換基を導入したポルフィリン前駆体とベンゼンジチオールのカップリング反応により、2つの硫黄原子をもつポルフィリン二量体が合成できることも見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
メチレン炭素架橋してホスホール骨格を縮環させた化合物の合成法を開拓することができたため、これをポルフィリン骨格に適用することにより、当初の計画通り、メチレン炭素架橋してホスホール骨格を縮環させた新規ポルフィリン化合物が合成できると期待できる。また、ジヒドロホスファペンタレン骨格はリン原子を含む新たなπ共役骨格として用いることができるため、これをポルフィリンと組み合わせた系の光学特性に興味がもたれる。加えて、2つの硫黄原子をもつポルフィリン二量体を用いた分子内環化反応により、チオフェン縮環ポルフィリン二量体の合成も可能と考えられる。したがって、本研究はおおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究において見出した、メチレン炭素架橋縮環ホスホール誘導体の合成法を用いて、ヘテロール縮環ポルフィリン誘導体の合成をさらに進めていく。加えて、2つの硫黄原子をもつポルフィリン二量体を用いた分子内環化反応の検討を進め、チオフェン縮環ポルフィリン二量体の合成を実現する。また、ジヒドロホスファペンタレン骨格の特異な光学特性を活用し、特に発光特性を用いた機能発現に向けた検討も進めていく予定である。
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