2015 Fiscal Year Research-status Report
多様な骨格導入を可能とする交差共役高分子の合成と機能性高分子への変換
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26410141
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
小泉 俊雄 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 応用科学群, 教授 (60225349)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 交差共役化合物 / 共役化合物 / クロスカップリング重合 / パラジウム触媒 / 不均一系パラジウム触媒 / 特殊構造 / C-Hアリール化重合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2,3-ブタジエニレン骨格をもつ交差共役型高分子の高分子反応による共役型高分子への変換および特殊構造を有する高分子の合成が主たる目的であり、加えてグリーンケミストリーを指向した交差共役型高分子の合成方法の検討を行った。予備的な研究としてC-Hアリール化を利用した共役型高分子の合成検討を開始したところ、重要な成果が得られたため、これに関連する研究も実施した。27年度はまず、特殊構造高分子の１つであるオルトフェニレン含有高分子への変換反応を検討した。26年度の時点では、主鎖にカルバゾール骨格をもつ場合、オルトフェニレンへの変換ができなかった。主鎖骨格に左右されると適用できる高分子が制限されるため、この点を克服するために種々検討した。その結果、2,7-ジボロン酸カルバゾールを用いることでオルトフェニレンへの変換が可能であることがわかった。
次に、2,3-ブタジエニレン骨格に加えて、新規交差共役高分子として累積二重結合をもつアレンを有する高分子の合成に挑戦した。ビス（プロパルギルカーボナート）とジボロン酸との重合を重合条件やモノマー構造を変えて種々検討した。その結果、プロパルギル位にメチル基を１つもつビスカーボナートを用いることによって収率よくアレン骨格をもつ交差共役高分子を合成することに成功した。これまでにない新しいタイプの特殊構造を有する高分子として位置づけることができる。
申請時、グリーンケミストリーを指向した交差共役型高分子合成に不均一系Pd触媒の利用のみを想定していたが、C-Hアリール化を利用した重合が急速に注目され始めた。しかし、使用される触媒は均一系触媒に限られていた。そこで、不均一系Pd触媒を用いてC-Hアリール化による共役型高分子の合成をまず検討した。その結果、Pd/C触媒を用いることにより、副反応を抑えつつ効率良く目的の高分子が得られることがわかった。
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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年度の重要な課題の一つは、26年度に続き2,3-ブタジエニレン（[2]デンドラレン）骨格をもつ交差共役高分子のオルトフェニレン骨格を有する共役高分子への変換であった。26年度の時点では、カルバゾール骨格をもつ交差共役高分子のオルトフェニレン骨格への変換に成功していなかった。そこで種々検討した結果、生成する高分子がより直線的となるカルバゾール-2,7-ジボロン酸誘導体を用いることでカルバゾール骨格をもつ交差共役高分子に対してもオルトフェニレン骨格を導入できることが明らかとなった。さらに、アレン骨格をユニット単位でもつ交差共役高分子の合成に初めて成功することができた。高分子にこれだけ多くのアレン骨格を導入できた例はこれまでになく、特殊構造をもつ新しい高分子と位置づけることができる。初めての高分子骨格であることから反応性に加えて物性にも興味がもたれる。鋭意検討中である。
これまでに得られた成果に基づいて論文を３～５報程度は投稿する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度に引き続き、常法では合成困難な主鎖骨格を含む高分子の合成を検討していく予定である。より具体的には、アレン骨格を有する交差共役型高分子に対して高分子反応を行う。アレンは様々な反応に供することができるが、特にアレンに特徴的な反応を選んで高分子反応を検討していく予定である。また、2,3-ブタジエニレン（[2]デンドラレン）骨格の変換の検討が昨年度は十分ではなかったことから、Diels-Alder反応以外の反応についても検討し、all cis型のアルケン骨格をもつ共役型高分子の変換に加えて、trans型アルケン骨格の導入についても検討していきたい。さらに、グリーンケミストリーの観点から不均一系Pd触媒による交差共役高分子の合成およびアトムエコノミーな合成手法の開拓についても昨年度に引き続き検討していく予定である。
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| Causes of Carryover |
主な理由は、物品購入等の要求総額（見積もり総額）が入札などにより実際の購入総額と異なり、実際の物品購入総額は物品要求総額より約２５万円少なくなったことにある。また、購入希望であった試薬が在庫切れや納期の関係で予定通りに購入できなかった点も理由としてあげられる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
残額として約２９万円が生じた。この使用については、ガラス器具および試薬を中心とした消耗品に充てる予定である。また、執行状況をみながら専門書の購入や古くなってきたパソコン等の備品の購入に充てることも考えている。
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