イソシアニドと不飽和炭化水素を組み合わせた新規重合系の開拓とその応用

本研究では、イソシアニドと不飽和炭化水素の環化共重合を基盤とした新規機能性高分子の創成を目指す。本年度はイソシアニドとアレンの環化共重合反応によって得られるポリキノリレンメチレンの側鎖置換基による構造制御について検討を行った。分子内に安定なπ電子系の積層構造を有した高分子をπスタック型高分子と呼び、特異な光電子物性を示すことから分子エレクトロニクス材料としての応用が期待されるが、その合成は容易ではなく構造や物性に関する知見が少ない。イソシアニドとアレンの環化共重合反応によって得られるポリキノリレンメチレンは2残基先のキノリンユニット同士が積層可能な位置に存在するものの、π相互作用のみではスタッキング構想を安定化することができなかった。そこでポリマーの側鎖にアミド基を導入し、側鎖間で水素結合を誘起することで新規πスタック型高分子の合成を試みた。アミノ酸を由来とするアミド基を導入したイソシアニドーアレン二官能性モノマーを新たに合成し、有機パラジウム触媒を用いて重合を行ったところ任意の分子量で目的のポリキノリレンメチレンが得られることを確認した。各種スペクトル測定および計算科学的手法により解析を行った結果、得られたポリマーはキノリン環がらせん状にスタックした構造を形成していることが分かった。またこの構造はAFM測定によっても実際に確認することができた。本手法によって得られるπスタック型高分子はイソシアニドとアレンのリビング環化共重合に基づくため、分子量や末端構造の制御・設計が可能であり、物性をコントロールすることができると考えられる。加えてアミノ酸のキラリティに基づいた片巻らせん構造を有することから、より高度なキラル光電子機能の発現が期待できる。

本研究では、イソシアニドと不飽和炭化水素の環化共重合を基盤とした新規機能性高分子の創成を目指す。本年度はイソシアニドとアレンの環化共重合反応によって得られるポリキノリレンメチレンの側鎖置換基による構造制御について検討を行った。分子内に安定なπ電子系の積層構造を有した高分子をπスタック型高分子と呼び、特異な光電子物性を示すことから分子エレクトロニクス材料としての応用が期待されるが、その合成は容易ではなく構造や物性に関する知見が少ない。イソシアニドとアレンの環化共重合反応によって得られるポリキノリレンメチレンは2残基先のキノリンユニット同士が積層可能な位置に存在するものの、π相互作用のみではスタッキング構想を安定化することができなかった。そこでポリマーの側鎖にアミド基を導入し、側鎖間で水素結合を誘起することで新規πスタック型高分子の合成を試みた。アミノ酸を由来とするアミド基を導入したイソシアニドーアレン二官能性モノマーを新たに合成し、有機パラジウム触媒を用いて重合を行ったところ任意の分子量で目的のポリキノリレンメチレンが得られることを確認した。各種スペクトル測定および計算科学的手法により解析を行った結果、得られたポリマーはキノリン環がらせん状にスタックした構造を形成していることが分かった。またこの構造はAFM測定によっても実際に確認することができた。本手法によって得られるπスタック型高分子はイソシアニドとアレンのリビング環化共重合に基づくため、分子量や末端構造の制御・設計が可能であり、物性をコントロールすることができると考えられる。加えてアミノ酸のキラリティに基づいた片巻らせん構造を有することから、より高度なキラル光電子機能の発現が期待できる。