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2021 年度 実施状況報告書

極限まで高い光耐久性をもたせたテトラセン誘導体の開発と機能評価

研究課題

研究課題/領域番号 20K05465
研究機関滋賀県立大学

研究代表者

北村 千寿  滋賀県立大学, 工学部, 教授 (60295748)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード有機合成 / 多環式芳香族 / アセン / テトラセン / 5員環縮環 / 光耐久性 / 有機半導体
研究実績の概要

テトラセン骨格に1つのインデン縮環と1つのシクロペンテン縮環を行ったテトラセン誘導体について、その溶液は4週間後でさえも3%程度しか分解の行い、著しく光耐久性を有する分子であることをこれまでに見出している。2つある縮環のうち、どちらの縮環の方がより光耐久性に寄与しているかを調べるために、2つのインデン縮環、または、2つのシクロペンテン縮環をもったテトラセン誘導体を合成して調べることにした。今までの合成法を大きく変更し、シクロヘキサン環が末端に付いたアントラセン(1,2,3,4-テトラヒドロテトラセン)を新しい出発原料に用い、まずそのジブロモ体(化合物Aとする)を合成した。化合物Aに二重シクロペンテンアニュレーション、続く、脱水素芳香族化を行い、2つのシクロペンテン縮環をもつテトラセンBを合成した。次に、Aに鈴木-宮浦カップリング・Scholl反応・脱水素芳香族化を行い、2つのインデン縮環をもつテトラセンCを合成した。両方ともに通常のテトラセン誘導体に比べて光耐久性があることがわかったが、テトラセンCの光分解の半減期は約2日だったのに対し、テトラセンBは28日後で97%残存と、これまでに縮環を行った誘導体の中でも最も光耐久性をもつことを明らかにした。サイクリックボルタンメトリー測定から、テトラセンBはきれいな可逆な酸化を示したが、テトラセンCの酸化波は擬可逆的な挙動を示した。このことは、テトラセンC内に含まれる4つのアルコキシ基が芳香環の最高占有分子軌道(HOMO)を上昇させたことが不安定化に寄与に導いたことを示唆した。

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

縮環位置が同じで、縮環部位が異なる2種類の分子の合成を新しく開発することができた。これまでの結果を合わせると、シクロペンテン縮環が1個か2個あると光耐久性が著しく向上すること、シクロペンテン縮環が0個だとやや安定性に欠けるという重要な分子設計指針を見出すことができた。

今後の研究の推進方策

今年度の縮環の違いによる安定性の差が出た結果を受けて、シクロペンテン環がテトラセンの異なった位置に縮環した場合に、その光耐久性がどのように変化していくかを調べる。さらに、シクロペンテン環にフェニル置換基を入れているが、このフェニル基に電子的効果の異なる置換基を導入して、置換基効果が出るかについても検討する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウィルス流行の影響を受け、学会が全てオンライン開催となり、また開催数も減ったことから、旅費に当たる分の使用が減ってしまった。研究自体は順調に進んでいるために、令和4年度の夏までに余った分は使用していく予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] 2-Aryl-1H-benz[de]isoquinolinium Ions: Cationic Dyes Displaying Mechanochromism and Crystallochromism2022

    • 著者名/発表者名
      Koji Katayama, Yuka Matsuura, Chitoshi Kitamura, Jun-ichi Nishida, Takeshi Kawase
    • 雑誌名

      ChemPhotoChem

      巻: - ページ: e202200013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structurally strained cyclic xanthene dimers: A model for rigid crown ether moiety in the reduced graphene oxide framework2021

    • 著者名/発表者名
      Keita Kishimoto, Kasane Oda, Jun-ichi Nishida, Chitoshi Kitamura, Takeshi Kawase
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 94 ページ: 2216-2220

    • 査読あり
  • [学会発表] 窒素上に置換基を有するアントラセン-1,9-ジカルボキシイミドの合成と固体蛍光特性2022

    • 著者名/発表者名
      小林渚, 加藤真一郎, 小林隆史, 内藤裕義, 北村千寿
    • 学会等名
      日本化学会第102回春季年会
  • [学会発表] シクロペンタ[1,2,3-de]インデノ[1,2,3-op]テトラセン誘導体の合成と性質2022

    • 著者名/発表者名
      畑川智彦, 古谷遥子, 加藤真一郎, 西田純一, 川瀬毅, 北村千寿
    • 学会等名
      日本化学会第102回春季年会
  • [学会発表] 新規テトラセン誘導体の合成と性質2022

    • 著者名/発表者名
      山﨑惇平, 加藤真一郎, 北村千寿
    • 学会等名
      日本化学会第102回春季年会

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公開日: 2022-12-28  

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