π共役ポリマーの一次構造と電荷輸送特性の真の相関解明に関する研究

阐明π共轭聚合物一级结构与电荷传输性质之间真实相关性的研究

基本信息

批准号：
21K05167
负责人：
脇岡正幸
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Sagami Chemical Research Institute (2022)Kyoto University (2021)
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

项目摘要

π共役ポリマーの電荷輸送特性は一次構造に強く依存するにも関わらず、一次構造を大きく変える構造欠陥(ホモカップリング欠陥)の影響は、ほとんど考慮されてこなかった。本研究では、ホモカップリング欠陥が電荷輸送特性に及ぼす影響と、一次構造と電荷輸送特性の真の相関を明らかにすることを目的に検討を進めている。初年度は、(1)高い電荷輸送特性を示す既知のポリマーのうち、ホモカップリング欠陥を多く含むものの選定とその合成、(2)(1)で選定したポリマーを構造制御合成する手法、(3)構造制御合成を可能とする新たな高選択的重合触媒の開発について検討した。２年目は、(1)(2)で合成したポリマーの特性評価、(3)の反応機構解析を行った。(1)(2)について、初年度には高移動度を示すことが知られているポリマーP1 (36%のホモカップリング欠陥を含む) とホモカップリング欠陥をほとんど含まない(<2%) ポリマーP1*が得られた。２年目ではこれらのポリマーのOTFT特性を比較した。その結果、欠陥を多く含むP1の方が最大で40倍程度高い正孔移動度を示すことがわかった。また、薄膜構造を調べたところ、P1の方が高い結晶性を示すことがわかった。正孔移動度における差は薄膜構造の違いを反映したものであり、また、ホモカップリング欠陥が結晶性の向上に寄与していることが示唆された。(3)について、初年度に開発した塩化アリールによる直接的アリール化用の高活性混合配位子触媒について、その作用機構を明らかにした。すなわち、配位子として使用したXPhosとP(2-MeOC6H4)3は、それぞれC-Cl結合活性化とC-H結合活性化に寄与し、それらの配位子が速やかに交換することにより反応が円滑に進行していることがわかった。

尽管π共轭聚合物对主要结构的电荷传输特性具有很强的依赖性，但在很大程度上考虑了显着改变主要结构的结构缺陷（同耦合缺陷）的影响。目前正在进行这项研究，以阐明同耦合缺陷对电荷运输特性的影响以及主要结构和电荷传输特性之间的真正相关性。在第一年，我们研究了（1）具有高电荷传输特性的已知聚合物的选择和合成，该特性包含许多共耦合缺陷，（2）一种在（1）中选择的聚合物的结构控制合成的方法，（3）一种新的高度选择性的聚合物化催化催化催化催化剂，可实现结构控制的结构合成。在第二年，评估了在（1）和（2）中合成的聚合物的特征，并进行了（3）中的反应机理分析。对于（1）（2），已知在第一年获得的聚合物P1*（包括36％的同耦合缺陷）和聚合物P1*（<2％）。在第二年，比较了这些聚合物的OTFT特性。结果，发现包含大量缺陷的P1最高孔迁移率最高40倍。此外，在检查薄膜结构时，发现P1表现出较高的结晶度。孔迁移率的差异反映了薄膜结构的差异，还建议同耦合缺陷有助于改善结晶度。关于（3），阐明了高度活性混合配体催化剂在第一年开发芳基氯化物直接芳基化的作用机理。也就是说，发现XPHOS和P（2-MEOC6H4）3用作配体有助于C-CL和C-H结合激活，并且该反应通过交换这些配体而顺利进行。