固相合成法を用いた難溶性ナノカーボンの精密合成

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K15537
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 八木 亜樹子 名古屋大学, 理学研究科(WPI), 特任准教授 (20803282)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ナノカーボン / デンドリマー / 無修飾 / ポリパラフェニレン / ポリチオフェン

研究実績の概要

ナノカーボン類は特異な機械的・電子的性質をもち、広く研究、応用されている物質群である。近年ではその精密合成を目指し、有機小分子からボトムアップ式に合成する方法論の開発が精力的に行われている。しかしナノカーボン類は多くの溶媒中で凝集しやすく、ボトムアップ合成ではアルキル基などの修飾基を多数 導入する必要がある。修飾基はナノカーボン類の物性変化をもたらすことから、無修飾のナノカーボンを合成する手法の開発が望まれている。そこで本研究では、固相合成法を用いて無修飾ナノカーボンを精密合成することを目指した。固相合成法は生体分子の合成に多用されてきたが、その合成法としての特性を利用すれば、分子間での凝集を防ぐ有効な手法となると期待される。これまで、ポリスチレンレジンを用いてオリゴパラフェニレンを固相合成することに成功してい る。また、固相合成で得た知見を活かし、新たにデンドリマー担体を独自で設計・合成し、無修飾ナノカーボン合成に適用した。結果、ポリチオフェンやポリパラフェニレン、ポリフルオレンなどの無修飾ポリアレーン類を種々合成することができた。デンドリマー担体が結合した状態の無修飾ポリアレーンは、デンドリマーによって可溶化されているため、これらの光学物性測定も行うことができる。実際に本研究で得られた無修飾ポリチオフェンにおいて、これまでに合成されたポリ(3-ヘキシルチオフェン)に比べて吸収波長や蛍光波長が長波長シフトしていることを明らかにした。さらに今年度は、合成したデンドリマー担持ポリチオフェンからポリチオフェン鎖を異種材料に繋ぎ替えることにも挑戦した。結果、シリカゲルやタンパク質などに無修飾ポリチオフェン鎖を導入することに成功し、それら新奇物質の性質解明を行うことができた。

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

デンドリマー担体法を用いた無修飾ポリアリーレンの合成を行ったのみならず、異種材料へのハイブリッド化を実現したことで、研究展開が大きく広がった。当初の計画に示したターゲット合成には至っていないものの、それ以上の成果が得られたと考えている。

今後の研究の推進方策

今後は、デンドリマー担体を用いてナノグラフェンやカーボンナノチューブなどの難溶性化合物を合成するとともに、多様な異種材料に対して難溶性ポリマーを繋ぎかえることを検討する。それにより破格の機能をもつ新物質を創製することを目指す。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの蔓延により、研究活動を中断せざるを得なかった。そのため、１年間研究期間を延長し、翌年度分として597360円を繰越した。この助成金の使用計画として、有機反応試薬や溶媒などの研究用消耗品を購入することや、学会参加により情報収集を計画している。