三成分連結反応を用いた多様なπ電子系の構築

2018 年度 実績報告書

• 研究領域: π造形科学: 電子と構造のダイナミズム制御による新機能創出
• 研究課題/領域番号: 17H05141
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 桑原 純平 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70466655)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 含窒素芳香族化合物 / フェナンソロリン / アントラゾリン / 三成分連結反応

研究実績の概要

有機半導体材料として機能することが期待できる含窒素芳香族化合物を簡便に合成することができる方法論の開拓を行った。窒素を含む芳香族化合物は電子不足な性質を有するため、他の置換基との組み合わせによって、n型半導体材料やドナーアクセプター構造を有する材料の開発に繋がる。本研究では、三種類の化合物を一度に結合させる三成分連結反応を利用して、含窒素化合物を簡便に合成可能にすることを目的とした。これによって、出発原料の組み合わせを変えるだけで様々な化合物群を合成することができ、ライブラリー合成が可能になる。この手法が確立できれば、迅速的網羅的な合成が可能になり、目的とする高機能材料の開発を加速することができる。
本研究においては、ジアミン、アルデヒド、アルキンの三成分を連結する反応によって置換基を有するフェナンソロリン誘導体が得られることが明らかになった。計画の段階では、アントラゾリン誘導体が得られるものと想定していたが、実際にはその異性体であるフェナンソロリン誘導体が優先的に得られることが明らかになった。反応条件の検討によって、フェナンソロリン誘導体の収率を向上されることができた。
フェナンソロリン骨格の形成は、単結晶構造解析によって明らかにした。このフェナンソロリン化合物は、非常に大きな立体障害を有しており、これ以外の方法で合成することは困難であると考えられる。DFT計算等を用いて、立体的に不利なフェナンソロリン誘導体が優先的に得られる理由を考察し、中間体のHOMOの分布が重要な役割を担うことが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] FRET-mediated near infrared whispering gallery modes: studies on the relevance of intracavity energy transfer with Q-factors (2018)
  • 著者名/発表者名: Osamu Oki, Soh Kushida, Annabel Mikosch, Kota Hatanaka, Youhei Takeda, Satoshi Minakata, Junpei Kuwabara, Takaki Kanbara, Thang D. Dao, Satoshi Ishii, Tadaaki Nagao, Alexander J. C. Kuehne, Felix Deschler, Richard H. Friend and Yohei Yamamoto
  • 雑誌名: Mater. Chem. Front. 巻: 2 ページ: 270-274
  • DOI: 10.1039/C7QM00498B
  • 査読あり
• [学会発表] アジン結合を有するπ共役高分子の合成法の最適化と半導体材料への応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鈴木佳太・桑原純平・神原貴樹
  • 学会等名: 日本化学会 第99春季年会
• [学会発表] 長鎖アルキル基を有するピンサー型白金錯体が形成する集合体の経時変化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大野茜・桑原純平・神原貴樹
  • 学会等名: 日本化学会 第99春季年会
• [学会発表] Synthesis of substituted athrazoline and phenanthroline via three-component reaction (2019)
  • 著者名/発表者名: Junpei Kuwabara, Zong Yang Zhou, Goki Hiruta, Takaki Kanbara
  • 学会等名: 7th International Symposium on π-System Figutration
  • 国際学会
• [学会発表] 異種の単座リン配位子を有する空気に安定なPd(0)触媒前駆体の合成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐藤亮太・桑原純平・神原貴樹
  • 学会等名: 日本化学会 第99春季年会
• [学会発表] 脱水縮合によるアジン結合形成を利用したπ共役高分子の合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木佳太、桑原純平、神原貴樹
  • 学会等名: 第8回CSJ化学フェスタ2018
• [学会発表] Modulation of the emission mode of a pincer Pt(II) complex via intermolecular interactions (2018)
  • 著者名/発表者名: Junpei Kuwabara, Kaho Yamaguchi, Kazuma Yamawaki, Takeshi Yasuda, Yoshinobu Nishimura, Takaki Kanbara
  • 学会等名: ICCC2018
  • 国際学会
• [学会発表] Direct Arylation Polycondensation: Facile Synthetic Approach for π-Conjugated Polymers (2018)
  • 著者名/発表者名: Junpei Kuwabara, Takaki Kanbara
  • 学会等名: π-System Figuration European-Japanese Workshop 2018
  • 国際学会