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本研究は、２種類の異なる芳香族モノマーのC-H結合を直接反応点としてC-C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た高分子半導体の合成技術を開発することを目的とする。
酸化クロスカップリング重合では、モノマーとして有機金属化合物だけでなく、有機ハロゲン化物も使用することなく、2種類の芳香族モノマーから直接π共役高分子を得ることができる。一方で、同種モノマー同士のホモカップリング反応の併発が課題となる。従って、効率の良い触媒反応を達成するとともに、副反応を抑制し、得られる高分子半導体の繰り返し構造秩序を制御することが重要である。
本年度は、酸素を最終酸化剤とする酸化クロスカップリング重合法の開発に取り組んだ。モデル反応により酸化クロスカップリング反応は大気中でも効率よく進行し、酸化剤の銀塩が大気中の酸素でリサイクル可能であることを確認した。そして、重合を酸素雰囲気下で実施することで、銀塩の添加量を1/6程度まで削減しても効率よく重合を進行させることができることが分かった。これにより、本重合における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た。さらには、銀塩の添加量を減らすことで重合生成物のクロスカップリング率が向上することも確認された。一方、電子欠如系配位子を導入したPd錯体の設計・合成を行い、大気中でも安定で取り扱いが容易なPd(0)錯体触媒を見出すとともに、C-H結合を反応点とする触媒反応性を確認した。また、ポリフルオロアレーン類の反応性に注目し、酸化クロスカップリング重合における対象モノマーの拡張性について調査した。
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