多様な分子幾何をもつ熱刺激応答性の固体発光分子の効率合成と構造-特性相関の解明

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K05212
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分35030:有機機能材料関連
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 山田 重之 京都工芸繊維大学, 分子化学系, 准教授 (10612252)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: フッ素 / 液晶 / 発光

研究成果の概要

熱に応答して発光挙動が変化する熱刺激応答性の固体発光材料は，スマートウィンドウや発光温度センサーとしての用途に期待される。本研究では容易に調製可能な直線状分子から，官能基変換によって円盤状や屈曲形状，分岐形状などの多様な幾何形状をもつ液晶分子への変換技術を確立する。すなわち，固体発光性フッ素化トランのコバルト触媒による[2+2+2]環化三量化反応によってヘキサアリールベンゼンが二種の位置異性体として効率的に合成できることを見出した。また，熱物性および光学特性が芳香環上のフッ素原子や末端アルコキシ鎖長によって多彩に変化することを明らかにした。

自由記述の分野

有機機能分子化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでカラムナー液晶として数多の分子が開発されてきたが，その中でメソゲンとしてヘキサアリールベンゼン骨格をもつものは限られている。本研究では，周辺位の6この芳香環のうち，3個の芳香環の分子短軸にフッ素原子を導入することで強力な分子内スルースペース相互作用を誘起し，多様な光学挙動の発現に成功した。限られて基質において液晶性発現も達成できた。これらの成果はフッ素原子導入が鍵となり，フッ素系新材料創出の一端を担う成果である。またフォトクロミズム性の発現も観察され，UV照射で色調が変化するスマート材料としての応用にも期待でき，新材料の材料設計指針を提供できる成果である。