イオン性層状2次元有機高分子の合成とその機能開拓

本研究はイオン性の置換基を主骨格に導入した共役２次元ポリマーの段階的なボトムアップ合成法を新たに確立し、自在にイオン種を空間配置できる物質合成法の確立を目指している。特に、種々の置換基を自在に結晶性多次元ポリマーに導入することができる共有結合性有機構造体（Covalent Organic Frameworks, COFs）を利用し、イオン性置換基を自在に構造内に導入することで、COFの物性変化を検証し、その学理を明らかにする。一年目の22年度ははイオン性部位を導入することのできるヘテロ原子を含む構造体の検証をした。用いるモノマーの分子構造や種々の反応条件を検討することで、実際に窒素、硫黄、シリコンを含む共役2次元COFsを合成に成功した。得られたCOFsの構造解析にはFT-IR、固体NMR、粉末X線構造解析、ガス吸着、可視紫外分光測定を組み合わせて利用し、定量的かつ多角的に評価を行なった。また得られたCOFs構造内のヘテロ原子をターゲットとしたポスト合成的なイオン化修飾法についても、反応に用いる試薬、溶媒、濃度、温度等の反応条件を網羅的に評価し、これまでにイオン性置換基を含んだCOFについて報告例のない構造の合成にも成功した。関連する研究に関して総説論文を発表した。次年度はイオン化の反応条件をより詳細に検証するとともに、得られたCOFs材料の物性が、導入するイオン構造の種類、イオン化反応の進行度に応じていかに変化するかについてより広範に検討を行っていく予定である。

本研究はイオン性の置換基を主骨格に導入した共役２次元ポリマーの段階的なボトムアップ合成法を新たに確立し、自在にイオン種を空間配置できる物質合成法の確立を目指している。特に、種々の置換基を自在に結晶性多次元ポリマーに導入することができる共有結合性有機構造体（Covalent Organic Frameworks, COFs）を利用し、イオン性置換基を自在に構造内に導入することで、COFの物性変化を検証し、その学理を明らかにする。一年目の22年度ははイオン性部位を導入することのできるヘテロ原子を含む構造体の検証をした。用いるモノマーの分子構造や種々の反応条件を検討することで、実際に窒素、硫黄、シリコンを含む共役2次元COFsを合成に成功した。得られたCOFsの構造解析にはFT-IR、固体NMR、粉末X線構造解析、ガス吸着、可視紫外分光測定を組み合わせて利用し、定量的かつ多角的に評価を行なった。また得られたCOFs構造内のヘテロ原子をターゲットとしたポスト合成的なイオン化修飾法についても、反応に用いる試薬、溶媒、濃度、温度等の反応条件を網羅的に評価し、これまでにイオン性置換基を含んだCOFについて報告例のない構造の合成にも成功した。関連する研究に関して総説論文を発表した。次年度はイオン化の反応条件をより詳細に検証するとともに、得られたCOFs材料の物性が、導入するイオン構造の種類、イオン化反応の進行度に応じていかに変化するかについてより広範に検討を行っていく予定である。