フォトクロミック電解重合膜の合成

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12640567
• 研究機関: 龍谷大学
• 研究代表者: 内田 欣吾 龍谷大学, 理工学部, 助教授 (70213436)
• キーワード: フォトクロミズム / ジアリールエテン / 電界重合 / フォトクロミック膜 / 酸化重合

研究概要

光の照射により可逆的に色を変えるフォトクロミック化合物を実用材料として用いる際には固体膜中においてフォトクロミック反応することが必須である。これまでポリマー媒体中にフォトクロミック化合物を分散する方法が一般的に行われてきたが、コントラストの点からフォトクロミック化合物をそのまま固化させることが望ましい。この目的のため、基本骨格として熱安定性、繰り返し耐久性をあわせもつジアリールエテンを選び、この重合薄膜を作成することを目指した。
そのための誘導体として、フェノール部をもつ化合物を合成した。フェノールの水酸基の置換位置の違う誘導体を6〜7ステップを経て合成した。合成したジアリールエテンについて電解重合の他、酸化重合、ノボラック=レゾール樹脂の縮合反応などを検討した。
このうち電解重合では膜はできるものの、再現性に乏しい。さらに電解質が混入するためにフォトクロミック反応の繰り返し耐久性が向上しないなどの点が確認された。ノボラック=レゾール樹脂の縮合反応の条件では、重合の進行に伴い色変化を示しにくくなった。重合の進行に伴い3次元架橋が進むことにより、分子が光反応できる空間的自由度を失うためと考えられる。
酸化重合では溶媒に不要な重合膜が再現性良く作成でき、この膜は、良好なフォトクロミズムを示した。フェノール部の水酸基の位置の効果は明らかで、オルソ-フェノール置換基をもつジアリールエテンのみが単独重合ができ、メターやパラーフェノール置換基をもつ誘導体は、4,4'-ジヒドロキシジフェニルエーテルなどの共重合剤を共存させると重合膜が生成した。一方、開環体からの重合膜に比べ、閉環体からの重合により生成した膜の方が光反応性が良好であり、高分子効果により反応性コンフォーマーが固定されるためと考えられた。この重合膜はアモルファスで、1年以上経過しても結晶化せず良好なフォトクロミック反応性を保った。

研究成果

• [文献書誌] N.Ohtaka, Y.Hase, K.Uchida: "Femtosecond Spectroscopic Study on Photochromic Diarylethenes with Terthiophene"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 344. 83-88 (2000)
• [文献書誌] K.Uchida: "Photochromic Reactions of Diarylethenes with Isopropyl Groups"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 345. 9-14 (2000)
• [文献書誌] S.Nakamura, K.Uchida: "An Ab-initio MO Study of Photochromic Compounds"Nonlinear Optics. 26. 201-205 (2000)
• [文献書誌] K.Uchida: "Tetrathiafluvalene Derivatives with Photochromic Diarylethene Moieties"Nonlinear Optics. 26. 215-220 (2000)
• [文献書誌] K.Uchida: "An Optically Active Diarylethene having Cholesterol Units : A Dopant for Photoswitching of Liquid Crystal Phases"Chemistry Letters. 654-655 (2000)
• [文献書誌] S.Kobatake, K.Uchida: "Photochromism of Diarylethenes Having Isopropyl Groups at the Reactive Carbones. Thermal Cycloreversion of the Closed-Ring Isomers"Chemistry Letters. 1340-1341 (2000)
• [文献書誌] S.Kobatake, K.Shibata, K.Uchida: "Photochromism of 1,2-Bis(2-ethyl-5-phenyl-3-thienyl)perfluorocyclopentene in a Single Crystalline Phase. Conrotatory Thermal Cycloreversion"Journal of the American Chemical Society. 122. 12135-12141 (2000)
• [文献書誌] K.Uchida: "Photochromism of Diarylethenes on Porous Aluminum Oxide : Fatigue Resistance and Redox Potentials of the Photochromes"Chemistry Letters. 366-367 (2001)
• [文献書誌] K.Uchida: "Substituent Effect on the Photochromic Reactivity of Bis(2-thienyl)perfluorocyclopentenes"Tetrahedron. 57. 4559-4565 (2001)
• [文献書誌] H.Monobe, Y.Miyagawa, K.Uchida: "Photoconductive properties of a mesogenic long-chain tetraphenylporphyrin oxovanadium (IV) complex"Thin Solid Films. 393. 217-224 (2001)
• [文献書誌] K.Uchida: "Theoretical Study of an Intemediate, A Factor Determining the Quantum Yield in Photochromism of Diarylethene Derivatives"Journal of Molecular Structure. 579. 115-120 (2002)
• [文献書誌] D.Guillaumont, H.Miyasaka, K.Uchida: "An ab initio MO Study of the Photochromic Reaction of Dithienylethenes"Journal of the American Chemical Society. (in press). (2002)
• [文献書誌] K.Uchida: "Photochromic Films Prepared by Oxidation Polymerization of a Diarylethene Having Phenol Moieties"Chemistry Letters. (in press). (2002)