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本研究は、直接的アリール化反応が特定位置のC―H結合で効率よく進行するための活性点と反応場の構築を行い、結合位置が高度に制御されたπ共役高分子を合成する重縮合法を確立することを目的とした。
指向性メタル化基（もしくは配向基）を組み込んだ芳香族モノマーの設計による結合位置制御の取り組みにおいて、カップリングパートナーとなる芳香族モノマーの官能基に注視して重合反応の検討を行った。その結果、カップリングパートナーとして、従来のブロモ基に加えて、クロロ基やカルボキシル基、ビニル基などを官能基とする芳香族モノマーに拡張でき、構造制御されたπ共役高分子が得られることを確認した。
望まないC―H結合での副反応を抑制する重合反応の構築においては、昨年度、チオフェンに導入する置換基の電子的効果と重合触媒系、特に溶媒との間に相関性があることを見出したことから、この知見に基づく副反応の制御に取り組んだ。その結果、電子吸引性置換基を有するチオフェン誘導体と電子供与性置換基を有するチオフェン誘導体を対象モノマーとして組み合わせることで、望まないC―H結合でのカップリング反応や同種モノマー同士のホモカップリング反応を抑制できることが明らかとなった。
さらに、直接的アリール化反応によって合成したπ共役ポリマーを実際に有機デバイスに実装して素子特性評価を行った。高純度な高分子半導体を得るための精製方法を確立するとともに、π共役ポリマーの分子量、不純物残存量、末端のハロゲン基の有無などの観点からデバイス特性評価を行った。その結果、末端のハロゲン基がホール・励起子などのトラップサイトとして働くことが確認され、ポリマーの末端処理がデバイス特性の向上に大きく寄与することを明らかにした。
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