平面化ジボランのホウ素空軌道配列制御による新機能の創出

通过控制平面化乙硼烷中硼空轨道排列创建新功能

基本信息

批准号：
18J02019
负责人：
田中直樹
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J02019/
关键词：
ホウ素液晶光物性電荷輸送特性配向制御

项目摘要

本研究では、ホウ素の空軌道の配列制御という観点から，ホウ素を含むディスク状液晶分子を標的とし，その集積能力とルイス酸性を生かした機能発現に向け研究を行なった．具体的には，例えば，ホウ素の3配位および4配位の構造変換に伴う集合と解離の制御といった新しい機能性ホウ素分子の開発である。本研究の基本骨格としてはじめに，理論化学計算を用いて，2つの酸素原子により架橋したトリフェニルボランが高い平面性を有していることを明らかにした．また，ハロゲン置換基を有する酸素架橋平面固定トリフェニルボランの合成に成功し，本化合物が様々なカップリング反応に許容であることを見出した．このことは，本骨格を構成単位に用いた拡張π電子系を合成する上で重要な知見となる．また本化合物を用いて、新規平面固定トリフェニルボランの合成に成功し，この化合物が，室温でヘキサゴナルカラムナー液晶を示すことを明らかにした。このホウ素液晶分子は、キヌクリジンなどのルイス塩基と十分にルイス酸塩基コンプレックスを形成することから、十分なルイス酸性を有している．興味深いことに，このルイス酸塩基コンプレックスは、光照射によりルイス塩基の解離が可能であり，外部刺激によるルイス塩基の脱離を達成した.さらに、加熱によるルイス塩基の解離も明らかにするとともに、ずり操作により液晶分子が基板に対し、水平配向することが明らかになった．本成果は，ホウ素を含む液晶ならではの性質であり，半導体液晶の新しいデバイス作製のための工学的手法とも捉えられる．

在本研究中，我们从控制硼的未占据轨道的排列的角度出发，以含有硼的圆盘状液晶分子为对象，进行了研究，开发了利用其积累能力和路易斯酸性的功能。具体来说，这涉及新功能硼分子的开发，例如与硼三配位和四配位结构的结构变化相关的组装和解离的控制。首先，作为本研究的基本框架，我们通过理论化学计算证明了由两个氧原子桥联的三苯基硼烷具有较高的平面性。我们还成功合成了带有卤素取代基的氧桥平面固定三苯基硼烷，并发现该化合物与各种偶联反应相容。这是使用该框架作为结构单元合成扩展π电子系统的重要发现。此外，我们利用该化合物成功合成了一种新型平面固定三苯基硼烷，并证明该化合物在室温下呈现六方柱状液晶。该硼液晶分子由于与奎宁环等路易斯碱形成路易斯酸碱络合物，因此具有充分的路易斯酸性。有趣的是，在这种路易斯酸碱络合物中，路易斯碱可以通过光照射而解离，并且路易斯碱可以通过外部刺激而解离。此外，还揭示了路易斯碱通过加热而解离，并且揭示了液体通过操纵，晶体分子相对于基底水平取向。这一结果是含硼液晶所独有的特性，也可以被视为创建新型半导体液晶器件的工程方法。