| 研究課題/領域番号 |
17H03063
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
神原 貴樹 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90204809)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 高分子合成 / 有機金属化学 / クロスカップリング反応 / 高分子半導体 / 構造制御 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、２種類の異なる芳香族モノマーの炭素－水素結合を直接反応点として炭素－炭素結合形成を進行させる、酸化クロスカップリング反応に基づいて高分子半導体を合成する技術開発を行うことを目的とする。
本年度は、まず、ポリフルオロアレーン類を対象モノマーとした直接的アルケニル化反応に取り組んだ。スチレン誘導体をカップリングパートナーとするモデル反応によって合成条件を検討した。その結果、スルフィドやスルホキシド配位子などの補助配位子を添加することでPd触媒が安定化してクロスカップリング反応が促進され、ホモカップリング反応が抑制されることを見出した。これにより、直接的アルケニル化重合時の副反応となるホモカップリング反応によって生成する構造欠陥の形成が抑えられ、芳香族モノマーに配向基を導入することなく、構造秩序性の高いアリーレンビニレン型π共役高分子を合成することができた。一方、Cuを触媒とし、チアゾールを対象とした酸化カップリング重合は大気下でも進行することが分かった。これにより、大気中の酸素を最終酸化剤として利用することが可能となるとともに、主な副生成物は無害な水となり、試薬の使用量と廃棄物の排出量が大幅に削減できることを確認した。
得られたポリマーはフィルム状態でも良好な発光特性を示したことから、有機EL素子に実装して素子特性評価を行った。その結果、これらのポリマーは電荷注入により有機EL素子の発光層として機能することを明らかにした。
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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
ポリフルオロアレーン類を対象モノマーとすることで、芳香族モノマーに配向基を導入することなく、効率の良い直接的アルケニル化重合を達成できた点は大きな進展といえる。高い構造秩序性を有するアリーレンビニレン型π共役高分子が合成できることが明らかになり、高分子半導体としての機能も確認できたことから、本研究の目的の一つは概ね達成できたと判断される。
さらに本研究では、大気中の酸素を最終酸化剤とする重合も達成した。これにより、この反応で生成する主な副生成物は無害な水となったことから、省資源・低環境負荷な合成技術を提供できたと判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究成果に基づき、酸化クロスカップリング反応を効率化し、汎用性を高めることによって、高効率な酸化クロスカップリング重合を構築する。特に重合反応系における助触媒や添加剤の役割を明らかにし、クロスカップリング反応の効率向上と副反応となるホモカップリング反応の抑制の両立を図る。また、酸化的クロスカップリング反応を対象モノマーの合成にも利用し、より高度な高分子合成技術の開発を進める。高分子半導体として注目度の高い芳香族モノマーの重合を検討し、有機電子光デバイス用高分子半導体を合成するための新しい合成技術の開発に取り組む。
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