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2017 年度 実施状況報告書

アリール化かご型シルセスキオキサンの高効率合成法開発と電子物性解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K14530
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

井本 裕顕  京都工芸繊維大学, 分子化学系, 助教 (40744264)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード有機無機複合材料 / 構造有機化学 / 有機元素化学
研究実績の概要

かご型シルセスキオキサン(POSS)の内部には対称性の高いLUMOが存在することや、POSSがπ共役系分子に対して電子アクセプターとして作用することが知られている。しかし、その詳細については実験研究が不足しているために明らかになっていないのが現状である。本研究では、POSSを直接アリール化する反応を開発し、それを利用して様々なアリール化POSSを合成・分析することでPOSSが有する電子材料としての可能性を探求することを目的としている。これまでアリール化POSSを合成するには、前駆体としてアリール化したシランカップリング剤が必要であったが、反応性の高いシランカップリング剤を合成・単離することは容易ではなく、幅広いスクリーニングや系統的な調査の妨げになってきた。本年度は、遷移金属触媒反応によってハロゲン化アリールからPOSSを直接アリール化する手法を開発した。さらに、合成したアリール化POSSの光学測定と理論化学計算を組み合わせることによって、POSSとπ共役系分子がどのように相互作用するのかを系統的に調査した。その結果、POSSの内部に存在する球状のLUMOとベンゼン誘導体とは相互作用しておらず、ケイ素が置換したことによる吸収極大の長波長シフトを観測したことが分かった。また、POSSの材料化を目指して、POSSの対称構造を崩すことによって、自己組織化あるいはポリマー媒体中での分散安定性に与える影響を調べた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

平成29年度において、POSSの直接的アリール化反応を確立することができた。本手法を用いることで数多くのアリール化POSSを合成することができ、これらの系統的な調査によってPOSSとπ共役系分子がどのように相互作用するかを実験・理論の両面から明らかにすることができた。これらの成果は、当初計画に記載した内容が順調に進捗していることを示している。また、POSSの対称性を崩すことによって得られる自己組織化挙動やポリマー中への安定な分散挙動は、POSSを材料化する上で極めて重要な知見である。この成果は、当初計画には含まれていない新たな知見である。以上のことを踏まえて、当初の計画以上に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

平成30年度では、POSSの直接的アリール化反応の基質適用範囲を拡大することで、ベンゼン誘導体に限らず、さらに多種のアリール基を導入して光学特性の調査を行う。その中で蓄積された知見をもとに、POSSの材料としての新たな可能性を見出す。また、POSSのアリール化反応のメカニズムは不明な点が多く、理論化学計算でサポートしながら機構解明を目指す。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (15件)

  • [雑誌論文] Self-association behavior of amphiphilic molecules based on incompletely condensed cage silsesquioxanes and poly(ethylene glycol)s2018

    • 著者名/発表者名
      Imoto Hiroaki、Katoh Ryoichi、Honda Tomoko、Yusa Shin-ichi、Naka Kensuke
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 50 ページ: 337~345

    • DOI

      10.1038/s41428-017-0021-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of composite films with poly(methyl methacrylate) and incompletely condensed cage-silsesquioxane fillers2017

    • 著者名/発表者名
      Yuasa Sota、Sato Yuri、Imoto Hiroaki、Naka Kensuke
    • 雑誌名

      Journal of Applied Polymer Science

      巻: 135 ページ: 46033~46033

    • DOI

      10.1002/app.46033

    • 査読あり
  • [学会発表] 不完全かご型シルセスキオキサンフィラー含有ポリメタクリル酸メチルフィルムの作製と評価2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤友理、湯浅颯太、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      日本化学会第98回春季年会
  • [学会発表] 二官能かご型シルセスキオキサンモノマーを用いたメタロ超分子ポリマーの合成2018

    • 著者名/発表者名
      橋本真理、藤井駿一、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      日本化学会第98回春季年会
  • [学会発表] 二官能性ヘキサイソブチル置換 T8-モノマーのヒドロシリル化重合によるオリゴシロキサン共重合体の合成と物性評価2017

    • 著者名/発表者名
      藤井駿一、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      第66回高分子年次大会
  • [学会発表] 様々な置換基を有する両親媒性不完全かご型シルセスキオキサン誘導体の合成2017

    • 著者名/発表者名
      加藤諒一、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      第66回高分子年次大会
  • [学会発表] ロジウム触媒を用いた水素置換ヘプタイソブチルオクタシルセスキオキサンへの直接アリール化2017

    • 著者名/発表者名
      和田怜、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      第66回高分子年次大会
  • [学会発表] 配向無秩序結晶への相転移を示す一官能性ヘプタイソブチルPOSS固溶体2017

    • 著者名/発表者名
      森本智、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
  • [学会発表] 二官能性フッ素含有かご型オクタシルセスキオキサンによる主鎖型ポリマーの合成と特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      李麗娜、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
  • [学会発表] ビスアミノプロピルヘキサイソブチル置換かご型オクタシルセスキオキサンを用いたポリアゾメチンフィルムの作製2017

    • 著者名/発表者名
      藤井駿一、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
  • [学会発表] 直接的アリール化によるアリール置換オクタシルセスキオキサン合成法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      和田怜、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
  • [学会発表] 不完全かご型シルセスキオキサン誘導体の置換基変化による物性制御2017

    • 著者名/発表者名
      湯浅颯太、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
  • [学会発表] 完全ー不完全連結かご型シルセスキオキサン誘導体を基盤とした高分子の合成2017

    • 著者名/発表者名
      加藤諒一、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
  • [学会発表] ロジウム触媒を用いたアリール置換ヘプタイソブチルオクタシルセスキオキサンの合成2017

    • 著者名/発表者名
      和田怜、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      第63回高分子研究発表会(神戸)
  • [学会発表] 二官能性ヘキサイソブチル置換 T8-モノマーのヒドロシリル化重合によるオリゴシロキサン共重合体の合成と特性2017

    • 著者名/発表者名
      藤井駿一、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      第63回高分子研究発表会(神戸)
  • [学会発表] 様々な置換基を有する両親媒性不完全かご型シルセスキオキサン誘導体の合成と会合挙動2017

    • 著者名/発表者名
      加藤諒一、井本裕顕、中建介
    • 学会等名
      第63回高分子研究発表会(神戸)
  • [学会発表] 第36回無機高分子研究討論会2017

    • 著者名/発表者名
      第36回無機高分子研究討論会
    • 学会等名
      第36回無機高分子研究討論会

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公開日: 2018-12-17  

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