2015 Fiscal Year Annual Research Report
効率的な光縮環法により先導される多環縮合π電子系超伝導・半導体材料分子の創製
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26288032
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
山路 稔 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (20220361)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 秀毅 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (30204043)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 有機超伝導体 / 有機半導体 / 光縮環反応 / 有機青色発光体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
5つの縮環したベンゼン環からなるピセンを我々は光を照射するだけで簡便かつ高純度に合成する方法を見いだしている。通常の有機合成では作成が困難な縮環化合物も光反応を用いれば作成の可能性があり、これによって創製された化合物が新しい物理・化学物性を発現する事が期待される。ピセンはベンゼン環がジグザグに配列したフェナセン類のひとつであり、光反応で単一的に作成可能な縮環化合物である。フェナセンを効率良く作成するためには、光縮環反応前駆体を効率良く反応させる必要があった。平成26年度はこの基本ユニット作成効率の向上のため、マイクロ流路光反応装置を作成し、作成効率を100%近くまで向上させることに成功した。芳香環をクロモファーに有するボロンジケトン錯体は、特異な化学的・物理的性質を示すことが近年報告されている。27年度はフェナセンをクロモファーに持つボロンジケトン錯体の作成を行い、その光物理的性質を明らかにした。ボロン錯体の配位子であるジケトン化合物を作成するために、マイクロ流路光反応装置を用いてアセチルフェナセンを効率良く準備した。作成したアセチルフェナセンを用いて、目的化合物であるボロンジケトン化合物の合成に成功した。作成したフェナセンのボロンジケトン錯体のケイ光量子収率は0.8以上であり、従来報告されてきた芳香環ボロンジケトン錯体のケイ光量子収率を大きく上回ることが明らかになった。作成したボロンジケトン錯体は固体状態でもケイ光を示し、そのケイ光量子収率も決定した。作成した化合物の融点は200度以上であり、光・熱・湿度等の外部因子に物性が影響されないことがわかった。これはフェナセン特有の分子の堅牢性が、ボロンジケトン錯体にフェナセン骨格を取り込まれても存続していることをしめしている。このことから、芳香環をフェナセンに置換すると、分子の堅牢性が向上することを具体的に例示することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
27年度の研究目標を達成するためには、光縮環反応にてフェナントレンおよびクリセン骨格を有するアセチルフェナセンを準備する必要があった。フェナントレンおよびクリセンの光縮環反応前駆体にアセチル基が含まれた場合、光励起により生じる励起一重項状態がカルボニル基の存在により三重項へ項間交差するため縮環反応は進行しない。光縮環によりこの前駆体をフェナセン骨格に変換するために、カルボニル基をアセタール保護することで、項間交差過程が起こりにくくした。その結果、マイクロ流路光反応装置を用いた光縮環反応は効率良く進行し、アセタールされたフェナセン骨格を形成させることができた。アセタールの脱保護反応により最終的にアセチルフェナセンを効率良く準備することができた。このようにして準備されたアセチルフェナセンを用いてボロン錯体の配位子であるジケトン化合物作成を経てボロン錯体作成にも研究計画通り成功した。作成したボロン錯体の光物理的性質は、フェナセンの性質似類似しており、芳香環にフェナセンを用いることは、外部環境因子に対する分子の物性特性の耐性向上に繋がり、研究計画に沿った結果を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
マイクロ流路光反応装置を稼働させることが可能になったため、光縮環化合物を高効率で作成可能になった。フェナセンはベンゼン環がジグザグな形状を保った1次元芳香に延伸した構造を有しているが、光縮環前駆体において縮環させる位置を制御することにより、二次元方向に縮環を発展させた分子であるヘリセンを作成する事が可能である。縮環で最終的に形成されるベンゼン環数にもよるが、縮環で作成されるヘリセンは、平面構造と3次元立体構造の二つに分類できる。この構造の違いが、ヘリセンを半導体とした電子デバイス中の電子移動度にどのような影響を与えるかを重点的に、研究を推進させる予定である
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| Causes of Carryover |
マイクロ流路光反応装置を用いることにより、従来50%程度であった反応収率が、100％近くまで向上したため、消耗品の溶媒や試薬の使用料を大幅に削減することができたことが大きいと思われる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
光縮環反応時間の短縮化とヘリセン作成の効率向上を目的として、マイクロ流路光反応装置をもう一系統作成する。このことにより、更なる経費削減を行い、効率的な研究推進と経費使用を執行する。
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