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2014 年度 実績報告書

局在型ビラジカルの高密度配列化による低電圧駆動有機半導体の創製

研究課題

研究課題/領域番号 25288033
研究機関東京工業大学

研究代表者

伊藤 繁和  東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (00312538)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード有機半導体 / 開殻分子系
研究実績の概要

1)1,3-ジホスファシクロブタン-2,4-ジイル骨格のリン上に直接アリール基を導入する方法として、これまでの芳香族求核置換反応に加えてアラインを用いるプロセスを確立した。この新たなプロセスによって、これまで導入が困難であった電子豊富アリール基を直接導入が可能となったことから、リン複素環開殻構造の高い電子供与性をさらに高めてより高性能の低電圧駆動有機半導体の創製につながるものと期待される。その一方、直接アリール基を導入したリン複素環開殻構造が、原子価拡張を伴いながら系中で発生させたフッ化水素を効率良く取り込む特性を新たに見出した。特に、電子豊富なアリール基を導入した場合にはフッ化水素の取り込みによって顕著な光吸収特性の変化が見られ、フッ化水素の捕捉過程を視覚的に捉えやすいことがわかった。さらに、取り込まれたフッ化水素は塩基を作用させることによって脱離させることが可能であった。
2)1,3-ジホスファシクロブタン-2,4-ジイル骨格のリン上にアリールメチル基を導入すると、リン複素環開殻構造が極めて安定になり、また結晶状態でホール移動に有利な分子配列の形成に有利である。このアリール基としてチオフェン骨格を基本としたパイ電子系構造を導入した誘導体を合成し、続いてドロップキャスト法によってFET素子を作成して半導体特性を評価したところ、これまでで最も高い移動度が観測された。この知見は、より性能の高いFET素子を作成するうえで有用と考えられる。その一方、ビチオフェン構造のようにパイ拡張の度合いをある程度大きくしたアリール構造を導入すると、おそらくアリールメチル基のカチオン状態が安定化されるために、分子が不安定となる傾向が見られた。

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

リン複素環開殻分子構造を用いることで低電圧駆動という独特の性質を備えた半導体素子を開発できるというアドバンテージに加えて、移動度を高めるために有利な分子設計に関する知見を得ることができている。有機合成化学の観点からは、アラインの発生法と構築できる分子構造との関連性を見出すことができたことから、様々な機能性有機分子の開発につながる新しい研究提案が可能となっている。さらに、フッ化水素を効率よく捕捉できるというリン複素環開殻分子構造の新たな機能を見出すことができている。

今後の研究の推進方策

1)リン上に直接アリール基を導入したリン複素環ビラジカル骨格が示すフッ化水素の捕捉プロセスについて詳細に検討する。具体的には、フッ化水素の付加および脱離の高効率化とフッ化水素付加に伴う物性変化の解析を試みる。また、フッ化水素以外の比較的反応不活性な小分子を活性化する開殻一重項分子の探索を行う。
2)アリールメチル基を導入したリン複素環ビラジカルの半導体特性を評価するとともに、その電子状態の詳細な解析を行うために素粒子を用いた測定実験を行う。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Paradigm Shift from Alkaline (Earth) Metals to Early Transition Metals in Metalorganofluorine Chemistry: Perfluoroalkyl Titanocene(III) Reagents in situ Prepared via Not Titanocene(II) but Titanocene(III) Species2014

    • 著者名/発表者名
      M. Fujiu, R. Hashimoto, Y. Nakamura, K. Aikawa, S. Ito, K. Mikami
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 20 ページ: 2382-2386

    • DOI

      10.1002/chem.201303089

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct alpha-Siladifluoromethylation of Lithium Enolates with Ruppert-Prakash Reagent via C-F Bond Activation2014

    • 著者名/発表者名
      R. Hashimoto, T. Iida, K. Aikawa, S. Ito, K. Mikami
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 20 ページ: 2750-2754

    • DOI

      10.1002/chem.201304473

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Studies on the Intramolecular Cyclization of 2,4,6-t-Bu3C6H2P=C: and Effects of Conjugation between the P=C and Aromatic Moieties2014

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshifuji, S. Ito
    • 雑誌名

      Beilstein J. Org. Chem.

      巻: 10 ページ: 1032-1036

    • DOI

      10.3762/bjoc.10.103

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation via Sterically Promoted SN2’ Substitution and Structural Characteristics of a Mes*-Substituted Tertiary Ethynylphosphine2014

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, M. Nanko, K. Mikami
    • 雑誌名

      Heteroatom Chem.

      巻: 25 ページ: 422-427

    • DOI

      10.1002/hc.21182

    • 査読あり
  • [雑誌論文] π-Extended DPCB for Activation-Free Homogeneous Gold Catalysis2014

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, M. Nanko, K. Mikami
    • 雑誌名

      ChemCatChem

      巻: 6 ページ: 2292-2297

    • DOI

      10.1002/cctc.201402158

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Phosphanoxy-Substituted Phosphaalkenes via Serically Promoted Cleavage of the P=P Diphosphene Bond2014

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, S. Okabe, Y. Ueta, K. Mikami,
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 50 ページ: 9204-9206

    • DOI

      10.1039/c4cc03274h

  • [学会発表] 開殻リン複素環構造によるHF捕捉2015

    • 著者名/発表者名
      植田恭弘、三上幸一、伊藤繁和
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学理工学部(船橋)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] キラル金錯体による触媒的不斉[4+2]環化付加反応の開発およびその反応機構解析2015

    • 著者名/発表者名
      南口晋毅、相川光介、伊藤繁和、三上 幸一
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学理工学部(船橋)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] 新規な動的キラルジホスフィン配位子を有する金錯体を用いた触媒的不斉反応の開発2015

    • 著者名/発表者名
      三嶋克幸、相川光介、伊藤繁和、三上幸一
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学理工学部(船橋)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] P=P二重結合の開裂反応を利用する新規低配位ホスフィンの合成と性質2014

    • 著者名/発表者名
      伊藤繁和、岡部俊介、植田恭弘、三上幸一
    • 学会等名
      第68回有機合成化学協会関東支部シンポジウム(新潟シンポジウム)
    • 発表場所
      新潟大学(新潟)
    • 年月日
      2014-11-29 – 2014-11-30
  • [学会発表] 安定ジホスフェンのP=P開裂を経由する新規ホスファアルケンの生成2014

    • 著者名/発表者名
      伊藤繁和、岡部俊介、植田恭弘、三上幸一
    • 学会等名
      第41回有機典型元素化学討論会
    • 発表場所
      宇部市文化会館(宇部)
    • 年月日
      2014-11-27 – 2014-11-29
  • [学会発表] ピリミジンを直接導入した局在型リン複素環ビラジカルの合成と物性2014

    • 著者名/発表者名
      植田恭弘、三上幸一、伊藤繁和
    • 学会等名
      第25回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス(仙台)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-09
  • [学会発表] The Air-Stable P-Heterocyclic Singlet Biradical for OFET Devices2014

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, Y. Ueta, Y. Torihata, K. Mikami
    • 学会等名
      International Conference on Phosphorus Chemistry (ICPC2014)
    • 発表場所
      Dublin (Ireland)
    • 年月日
      2014-06-28 – 2014-07-02
  • [学会発表] 配位感応型キラリティを示す低配位ホスフィンの立体制御と高活性不斉触媒の開発2014

    • 著者名/発表者名
      伊藤繁和
    • 学会等名
      感応性化学種が拓く新物質科学 第3回公開シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(つくば)
    • 年月日
      2014-06-17 – 2014-06-18
  • [学会発表] Synthesis of Directly Arylated P-Heterocyclic Biradicals by SNAr and Aryne Reactions2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ueta, K. Mikami, S. Ito
    • 学会等名
      International Conference on Phosphorus Chemistry (ICPC2014)
    • 発表場所
      Dublin (Ireland)
    • 年月日
      2014-06-02 – 2014-07-02
  • [学会発表] Fluoroaryl Techniques for Chemistry of the Air-Stable Localized Biradical2014

    • 著者名/発表者名
      S. Ito, Y. Ueta, K. Mikami
    • 学会等名
      International Conference on Fluorine Chemistry (ICFC2014)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(横浜)
    • 年月日
      2014-05-28 – 2014-05-30
  • [学会発表] アラインを用いるリン複素環ビラジカルの構築2014

    • 著者名/発表者名
      植田恭弘、三上幸一、伊藤繁和
    • 学会等名
      第67回有機合成化学協会関東支部シンポジウム(横浜シンポジウム)
    • 発表場所
      慶応義塾大学(横浜)
    • 年月日
      2014-05-17 – 2014-05-17

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公開日: 2016-06-01  

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