Continuous flow synthesis of fullerene derivative PCBM by integrated process of synthesis and purification

合成纯化一体化工艺连续流合成富勒烯衍生物PCBM

• 批准号: 21K04772
• 负责人: 岩井 利之
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04772/
• 关键词: フロー合成; フラーレン; PCBM; 精製; メタノフラーレン

前年度はオリゴエチレングリコールエーテル鎖を複数本導入したベンジルアルコールを用いて4-ベンゾイル酪酸エステルとし、ヒドラゾン法によりフラーレンと反応させ、PCBMの高極性類縁体であるPCBRを得た。今年度は硫黄イリド法によるPCBR合成を行うため、極性官能基部分にはベンジルアルコールではなく安息香酸構造を導入し、この安息香酸誘導体と4-ベンゾイル酪酸とをエチレングリコールエステルとして連結させた。このエステル体をスルホニウム塩に変換しフラーレンとの反応を行ったところ、目的とするPCBRへと変換することに成功した。しかしながら、このスルホニウム塩合成やフラーレンとの反応において、1) スルホニウム塩の前駆体への転換率が低い、2) スルホニウム塩の精製が困難、3) PCBRの精製・再沈殿が困難、といった課題が見つかった。高極性なPCBRはトルエン比率を低減したトルエン-メタノール混合溶媒系への溶解性が高いことが確認できているが、その合成や精製に高極性化合物特有の課題が生じたことになる。そこでアルコール可溶性PCBRを目指すだけではなく、C60とPCBRの分離が容易になる点を考慮してエチレングリコールエステル程度の小さな極性官能基を導入した系についても検討をすすめている。また、PCBRからPCBMへのエステル交換反応についても検討を行っており、酸性条件下に加え、塩基性条件下での検討も行った。今後さらなる検討が必要ではあるが、塩基性条件下でのエステル交換反応に期待がもたれる結果が得られている。

In the previous year, the PCBR was obtained by introducing a plurality of basic elements into the PCBM, using a 4-element butyric acid method and a high-polarity PCBR method. This year, PCBR synthesis was carried out by the sulfur-based method, the benzoic acid structure was introduced into the polar functional group portion, and this benzoic acid inducer and 4-benzylbutyric acid were linked to each other. This is the first time that I've seen you. 1) The conversion rate of precursor of PCBR is low; 2) The purification of PCBR is difficult; 3) The purification and re-precipitation of PCBR is difficult; The solubility of high polar PCBR mixed solvent system is confirmed to be high, and the synthesis and purification of high polar compounds are unique. The aim of this paper is to introduce the polar functional group into the system of soluble PCBR and to consider the ease of separation of C60 and PCBR. PCBR, PCBM and other chemical exchange reactions are discussed in detail. In the future, it is necessary to discuss the basic conditions of the exchange of information and expectations.