| 研究課題/領域番号 |
20K15357
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| 研究機関 | 和歌山工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
舟浴 佑典 和歌山工業高等専門学校, 生物応用化学科, 助教 (20734312)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | イオン液体 / スピロピラン / ジアリールエテン / フォトクロミズム / 光応答性 / 熱物性 |
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| 研究実績の概要 |
本課題は、フォトクロミック分子やイオン対を液状化することで、液体物性が光で変化するフォトスイッチング液体材料の開拓を目的としている。2021年度は、光酸発生剤であるスピロピラン（SP）を用いた光応答性プロトン性イオン液体の可能性や、ジアリールエテン（DAE）およびロフィン二量体（HABI）およびフェノキシル-イミダゾリルラジカル複合体（PIC）誘導体からなる塩の分子設計指針を探索した。
(1) 光酸発生剤として、pKaの異なる一連のスピロピラン誘導体に着目し、有機強塩基と等モル混合したプロトン性イオン液体の開発を試みた。このスピロピラン誘導体は、合成直後は開環構造を有しているが、可視光により閉環し、プロトンを発生させる。また、プロトン受容能の高い有機強塩基と組み合わせることでも、塩基の共役酸のpKaに応じてプロトン位置が変化する。この仕組みを用いて、酸と塩基のpKaの差が大きくなるような組み合わせを予備的に合成し、光応答性を確認した。
(2) 2020年度に合成したDAEイオン液体系について、さらなる低融点化、低粘度化、光応答性向上を目的としてアルキル鎖長や置換基、対アニオンの異なる系を設計した。これらの設計指針に従い、現在合成を進めている段階である。
(3) HABI骨格および、フェノキシル-イミダゾリルラジカル複合体のイオン液体化を目的として、イオン性置換基 / アルキル鎖の導入を検討した。これらの設計指針に従い、現在合成を進めている段階である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
所属先異動のため研究環境を一から整える必要があり、想定以上に時間を要したこと、協力者（学生数名）不在で研究を進める必要があったことから、やや遅れが生じている。一方、光酸発生型スピロピラン系を用いることでプロトン性イオン液体への展開の兆しが見いだされており、DAE、HABI系についても適切な分子設計に基づく合成指針が固まりつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度の結果をもとに、室温で液体となりうるSP系・DAE系・HABI系イオンの開発を進め、熱物性と光応答性、イオン伝導度などの輸送特性を評価する。
(1) SP系においては、2021年度に予備的に検討した光酸発生型系を重点的に進める。酸と塩基のpKa差をパラメーターとして、混合物がイオン対を形成しうる条件を明らかにする。また、分子液体系についても検討を進め、液体分子を得ることを目標とする。
(2) DAE系については、2020年度に得られたイオン液体の基本骨格を用いて、熱物性および光応答性のアルキル鎖長 / 対イオン依存性を調べる。また、置換基の電子的効果に着目し、よりフォトクロミック耐久性の高い液体の実現を目指す。
(3) HABI系については、ロフィン二量体およびフェノキシル-イミダゾリルラジカル複合体の両系について開発を進め、室温で液体となる系の実現を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初購入を予定していた備品等について、粘度計は学内の現有機器が使用可能であったこと、分光測定用アンビルセルは異動に伴いシステムを一から揃える必要があったことから購入を見送った。代替として購入を予定していた光反応用光源装置については、異動先の現有装置を整備することで対応可能であった。
また、当初参加を予定していた国内外の学会が延期および急遽オンライン開催となり、主張旅費が発生しなかった。これらの差額は次年度使用額として、引き続き有機合成環境を整備するための備品・消耗品類、物質合成原料の購入費に充てる予定である。
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