ＡＰＥＸ反応よる革新的ナノグラフェン合成法の確立

利用APEX反应建立创新的纳米石墨烯合成方法

基本信息

批准号：
18J23379
负责人：
松岡和
金额：
$ 1.79万
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

项目摘要

多環芳香族炭化水素(PAH)やπ拡張ヘテロ芳香環、ナノグラフェンに代表される縮環芳香族化合物は、有機電子材料に頻繁に用いられる重要な化合物群である。これらの化合物は一般的に、多段階の標的指向型合成法によって合成される。このような手法は、ナノグラフェンやグラフェンナノリボンなど様々な縮環芳香族化合物の精密合成を実現したが、材料科学の観点からは解決すべき課題も抱えている。すなわち、縮環芳香族化合物の網羅的な合成・評価を必要とする材料化学分野において、各々の目的物に対して都度適した合成戦略を考案する必要がある点や多段階の合成を必要とする点は、重大な欠点であった。本研究員は上記の問題を解決するため、縮環π拡張反応(APEX反応) により短工程で多様な縮環芳香族化合物を合成するテンプレート成長法の開発に取り組んでいる。APEX反応とは、官能基化されていない芳香族化合物を基質として用い、縮環芳香環を構築する反応である。本年度は、前年度までに開発したAPEX反応を鍵反応として、有機電子材料であるルブレンのπ拡張反応に取り組んだ。ルブレンは、極めて高い電荷移動度を示すことや一重項分裂・三重項-三重項消滅など興味深い現象を引き起こすことから最も盛んに研究されている有機電子材料のひとつである。しかしながら、可視光の照射や酸素の存在により分解反応が進行してしまうことからルブレンの誘導化は困難であり、不活性なC-H結合を変換した例は極めて限定的である。本研究員は、開発したAPEX反応(M-APEX)を用いてルブレンのM領域のπ拡張反応を行なった。結果として、わずか3段階でルブレンの主骨格であるテトラセン骨格をヘキサセン骨格へとπ拡張することに成功した。得られたπ拡張ルブレンは、代表的な有機電子材料において頻繁に見られる２次元レンガ状の集積構造を示しているため、材料科学分野での応用が期待される。

多环芳烃（PAH）、π-扩展杂芳环和稠合芳族化合物（例如纳米石墨烯）是有机电子材料中经常使用的一类重要化合物。这些化合物通常通过多步、有针对性的合成方法来合成。尽管这些方法已经能够精确合成各种稠环芳香族化合物，例如纳米石墨烯和石墨烯纳米带，但也存在需要从材料科学角度解决的问题。换句话说，在需要对稠环芳香族化合物进行综合合成和评价的材料化学领域，需要每次都设计适合每种目标化合物的合成策略，并且需要多步合成这是一个严重的缺点。为了解决上述问题，该研究人员正在开发一种模板生长方法，利用环稠合π延伸反应（APEX反应）在短流程中合成各种稠环芳香族化合物。 APEX反应是利用非官能化芳香族化合物作为底物构建稠合芳香环的反应。今年，我们以去年开发的APEX反应为关键反应，研究了有机电子材料红荧烯的π延伸反应。红荧烯是研究最活跃的有机电子材料之一，因为它表现出极高的电荷迁移率并引起有趣的现象，例如单重态分裂和三重态-三重态湮灭。然而，红荧烯的衍生化是困难的，因为分解反应由于可见光照射或氧的存在而进行，并且转化惰性C-H键的实例极其有限。该研究人员使用开发的 APEX 反应 (M-APEX) 对红荧烯的 M 区域进行了 π 延伸反应。结果，他们仅用三步就成功地将红荧烯的主骨架（并四苯骨架）π延伸为六苯骨架。由此产生的π-延伸红荧烯表现出典型有机电子材料中常见的二维砖状集成结构，因此有望在材料科学领域得到应用。