2014 Fiscal Year Annual Research Report
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14J10460
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
藤川 鷹王 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 機能性材料 / ナノカーボン / 多環性芳香族化合物 / 固体配向 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2014年度はツイスト型多環性芳香族炭化水素（PAH）の酸化的脱水素環化反応による短段階合成法の開発を主として行った。
本研究の主題である周期性三次元ナノカーボン物質のボトムアップ型精密化学合成を達成するためにはまず、そのビルディングブロックとなる三次元負曲率π平面を有する湾曲PAHを自在に設計、合成する方法論の開拓が必須である。しかしながら湾曲PAHの合成には一般に多段階、過酷、かつ低収率な反応条件を用いる必要がある。
申請者が以前合成した、分子内に２つの[6]ヘリセン構造を有するツイスト型PAH（C58H28）は完全な曲面構造ではないものの、その捻れ構造を負曲率π平面とみなせる。更に[6]ヘリセン構造の末端炭素を結合させることで七員環構造を構築出来れば本研究に必要な負曲率PAHを合成することも可能である。そこで七員環構造の構築のために、末端炭素間距離がより近くなるヘテロ[6]ヘリセン構造を導入したツイスト型PAHの合成を行った。
種々の基質・反応条件の検討を行った結果、チオフェン構造を持つポリアリレン前駆体を酸化的縮環条件に付すことで、ツイスト型PAH及び七員環構造を有する非平面PAHを作り分けることに成功した。単結晶X線構造解析によりそれぞれの湾曲したπ共役構造を確認している。またその固体配向はC58H28と同様、本分子骨格に特徴的とも言える捻れラメラ型スタッキングを示した。このようにツイスト型PAHは平面型あるいはボウル型芳香族化合物では達成し得ない独自の固体配向性を示すため、新たな有機エレクトロニクス材料、自己組織化材料として有用である。また本合成経路は市販の試薬から五段階前後の短工程、再結晶による精製のみで目的物を得ることが可能であり、汎用性の高い合成経路を構築できたといえる。
今後は合成した分子群を用いて正孔輸送材料の開発と三次元ナノカーボン物質合成を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題申請時に提唱した負曲率多環性芳香族炭化水素（PAH）である[8]サーキュレンの合成自体は、既に他の３つの研究室によって達成されている。各々の合成戦略は申請者の逆合成解析と類似しており、同様の手法を用いることで最終目標の周期性三次元ナノカーボン物質の構成ユニットを準備出来ると考えている。一方で2014年度に実施した研究は[8]サーキュレンとは全く異なる非平面PAHの合成ではあるものの、当初の目標とはまた異なる新奇三次元ナノカーボン物質を創出するための基盤研究と捉えている。加えて有機エレクトロニクス材料としても期待できる新たな分子群を短工程で供与できる環境が整いつつある点は評価に値する。電荷移動度測定などの応用的な物性評価を実施できていない点も加味してこの評価とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
直近の目標として、ツイスト型多環性芳香族炭化水素（PAH）誘導体を多種類合成し、その結晶構造・電子状態と電荷輸送能の相関関係を探る予定である。誘導化の足がかりとなるブロモ基を導入したツイスト型PAHの効率的合成に成功しているため、まずこれを分岐点としてアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アミノ基等を導入し、続いて各種物性評価を行う。次に得られた情報をフィードバックすることで芳香族骨格の抜本的な改変を行い、より性能の良い電荷輸送材料を開発する。
また長期的な目標として、合成した非平面分子群をC–H結合活性化反応により構造修飾し、自己組織化に必要とされる官能基を導入することで三次元ナノカーボン物質の構成ユニットとする。可能であれば新たに[8]サーキュレン類や類似の負曲率PAHの合成も行いこれもナノカーボン類の構成ユニットとする。
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Research Products
(2 results)
